RU2636727C1 - Device for fluid aeration - Google Patents

Device for fluid aeration Download PDF

Info

Publication number
RU2636727C1
RU2636727C1 RU2017108044A RU2017108044A RU2636727C1 RU 2636727 C1 RU2636727 C1 RU 2636727C1 RU 2017108044 A RU2017108044 A RU 2017108044A RU 2017108044 A RU2017108044 A RU 2017108044A RU 2636727 C1 RU2636727 C1 RU 2636727C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
bubbles
liquid
nozzle
tank
Prior art date
Application number
RU2017108044A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Алексеевич Немаров
Виктор Викторович Кондратьев
Николай Аркадьевич Иванов
Валерий Олегович Горовой
Антон Александрович Клешнин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр"
Priority to RU2017108044A priority Critical patent/RU2636727C1/en
Priority to DE102017121564.6A priority patent/DE102017121564A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2636727C1 publication Critical patent/RU2636727C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
    • C02F3/20Activated sludge processes using diffusers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03DFLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00Flotation
    • B03D1/14Flotation machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03DFLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00Flotation
    • B03D1/14Flotation machines
    • B03D1/24Pneumatic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.SUBSTANCE: device for fluid aeration contains an aerated fluid capacity, bounded by partitions, a gas storage capacity, open toward the bottom of the capacity of the aerated fluid, a jet directional nozzle located in the gas storage capacity, fluid supply hoses, hoses for gas supply, pipes to drain the gas. In addition, the device comprises an oscillation source connected to a gas storage capacity that allows the dispersion of initial gas bubbles to be created as required by the technology. The capacity of the aerated fluid contains not less than 3 partitions, which form separation chambers of gas bubbles between each other.EFFECT: invention provides the obtaining of any dispersion of initial gas bubbles required by the technology.9 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к флотационному процессу разделения минеральных частиц любой крупности. Может также использовано для очистки сточных вод, в химической промышленности и других отраслях производства, где необходима аэрация.The present invention relates to the field of mineral processing, and in particular to a flotation process for the separation of mineral particles of any size. It can also be used for wastewater treatment, in the chemical industry and other industries where aeration is needed.

Из существующего уровня техники известен двухкамерный струйный аэратор (RU 2229926, опубл. 10.06.2004), содержащий цилиндрический коллектор и воздушный канал с, по меньшей мере, одним впускным отверстием, отличающийся тем, что коллектор выполнен с отверстиями, равномерно расположенными вдоль образующей, а воздушный канал выполнен в виде П-образного профиля с выпускными отверстиями, равномерно расположенными вдоль основания, размещенного на поверхности коллектора, причем отверстия коллектора размещены в полости воздушного канала.From the existing level of technology, a two-chamber jet aerator is known (RU 2229926, publ. 10.06.2004), comprising a cylindrical manifold and an air channel with at least one inlet, characterized in that the collector is made with holes uniformly spaced along the generatrix, and the air channel is made in the form of a U-shaped profile with outlet openings evenly spaced along the base located on the surface of the collector, the openings of the collector being placed in the cavity of the air channel.

Двухкамерный струйный аэратор снабжен входным источником водовоздушной пульпы, при этом коллектор аэратора выполнен незамкнутым. Впускные отверстия воздушного канала выполнены с регуляторами расхода. Отверстия воздушного канала расположены на оси отверстий коллектора. Кромки отверстий воздушного канала расположены на прямых, проходящих через кромки отверстий коллектора и пересекающихся на оси симметрии коллектора в его полости. Отношение радиусов отверстий коллектора и воздушного канала лежит в диапазоне 2,8-1,9.The two-chamber jet aerator is equipped with an input source of water-air pulp, while the aerator collector is made open. The air channel inlets are made with flow controllers. The holes of the air channel are located on the axis of the holes of the manifold. The edges of the openings of the air channel are located on straight lines passing through the edges of the holes of the collector and intersecting on the axis of symmetry of the collector in its cavity. The ratio of the radii of the holes of the collector and the air channel lies in the range of 2.8-1.9.

Данный двухкамерный струйный аэратор не генерирует пузырьки близких размеров, а задает полидисперсную систему пузырьков, что не приемлемо при флотации, например, шламов. Для очистки сточных вод данный двухкамерный аэратор не оптимален, так как полидисперсная система пузырьков способствует усиленной их коалесценции, возникновению крупных не агруженных пузырьков, которые всплывают без каких-либо загрязнений.This two-chamber jet aerator does not generate bubbles of similar sizes, but sets a polydisperse system of bubbles, which is not acceptable for flotation, for example, sludge. This two-chamber aerator is not optimal for wastewater treatment, since the polydisperse system of bubbles contributes to their enhanced coalescence, the emergence of large unloaded bubbles that float without any pollution.

Из существующего уровня техники известен импульсный аэратор (RU 2142433, опубл. 27.09.2000), содержащий резервуар, циркуляционный насос с трубопроводом подачи обрабатываемой жидкости и аэрационные трубы с конусными насадками. Он снабжен распределительными камерами, в каждой из которых установлены сифонный стакан с отводной трубой и воздушный стакан-регулятор с гидрозатвором, при этом воздушная трубка сифонного стакана присоединена к воздушному стакану-регулятору и нижний конец отводной трубы выполнен сужающимся в виде сопла и расположен соосно в конусной насадке аэрационной трубы с образованием кольцевой щели. Устройство дает полидисперсную систему пузырьков, которая не применима для флотационного разделения нано- и микрочастиц. В импульсном аэраторе образуются крупные пузырьки, которые механически выносят на поверхность аэрируемой жидкости все гидрофильные и гидрофобные нано- и микрочастицы.A pulse aerator (RU 2142433, publ. 09/27/2000) containing a reservoir, a circulation pump with a fluid supply pipe and aeration pipes with conical nozzles is known from the prior art. It is equipped with distribution chambers, in each of which a siphon cup with a drain pipe and an air regulator cup with a water seal are installed, while the air tube of the siphon cup is connected to the regulator air cup and the lower end of the branch pipe is made tapering in the form of a nozzle and is located coaxially in the conical nozzle aeration pipe with the formation of an annular gap. The device provides a polydisperse system of bubbles, which is not applicable for flotation separation of nano- and microparticles. Large bubbles form in the pulsed aerator, which mechanically carry all hydrophilic and hydrophobic nano- and microparticles to the surface of the aerated liquid.

Из существующего уровня техники известен струйно-эрлифтный аэратор (RU 2156746, опубл. 10.12.1999), содержащий аэрационный резервуар, подводящий трубопровод, эрлифтную аэрационную колонну, при этом эрлифтная колонна снабжена аэрационной трубой, верхний конец которой расположен в распределительной камере, а нижний - в первой трети высоты колонны эрлифта. Известный аэратор дает полидисперсную систему пузырьков, которая не применима для флотационного разделения нано- и микрочастиц. В струйно-эрлифтном аэраторе образуются крупные пузырьки, которые механически выносят на поверхность аэрируемой жидкости все гидрофильные и гидрофобные нано- и микрочастицы.The prior art jet-airlift aerator (RU 2156746, publ. 10.12.1999) containing an aeration tank, a supply pipe, airlift aeration column, the airlift column is provided with an aeration pipe, the upper end of which is located in the distribution chamber, and the lower end is known from the prior art. in the first third of the height of the airlift column. The known aerator gives a polydisperse system of bubbles, which is not applicable for flotation separation of nano- and microparticles. Large bubbles form in the jet-airlift aerator, which mechanically remove all hydrophilic and hydrophobic nano- and microparticles to the surface of the aerated liquid.

Из существующего уровня техники известен способ аэрации жидкости при флотации материалов (А.С. 1284600, опубл. 23.01.1987), в котором аэрация осуществляется путем захвата струей жидкости пузырьков газа через поверхность раздела газ-жидкость, отличающийся тем, что целью повышения эффективности аэрации за счет увеличения газонасыщения жидкости, струю направляют противоположно движению потока жидкости. Этот способ дает полидисперсную систему исходных пузырьков, которая приемлема для флотации частиц обычной флотационной крупности, но не применима для флотации нано- и микрочастиц.The prior art method for aeration of a liquid during flotation of materials (A.S. 1284600, publ. 23.01.1987), in which aeration is carried out by trapping a gas bubble through a gas-liquid interface, characterized in that the purpose of increasing aeration efficiency by increasing the gas saturation of the liquid, the jet is directed opposite to the movement of the liquid stream. This method provides a polydisperse system of initial bubbles, which is acceptable for flotation of particles of ordinary flotation size, but not applicable for flotation of nano- and microparticles.

Из существующего уровня техники известен способ аэрации жидкости при флотации (А.С. 1260026, опубл. 30.09.1986), включающий подачу свободной струи жидкости на поверхность раздела газ-жидкость с образованием воронки аэрируемой жидкости вокруг зоны соударения с указанной поверхностью, отличающийся тем, что, с целью увеличения газонасыщения жидкости, свободной струе придают вращательное движение, а вращению жидкости в воронке придают направление, противоположное направлению вращения свободной струи. Данный способ из-за высокой неконтролируемой турбулентности дает полидисперсную систему мелких исходных пузырьков, которые при последующей их коалесценции образуют крупные пузырьки, приемлемые для флотации частиц обычной флотационной крупности, но не применимы для флотации нано- и микрочастиц.The prior art method for aeration of a liquid during flotation (A.S. 1260026, publ. 09/30/1986), comprising supplying a free stream of liquid to a gas-liquid interface with the formation of a funnel of aerated liquid around a collision zone with a specified surface, characterized in that, in order to increase the gas saturation of the liquid, a free stream is given a rotational movement, and a rotation opposite the direction of rotation of the free stream is given to the rotation of the liquid in the funnel. Due to the high uncontrolled turbulence, this method gives a polydisperse system of small initial bubbles, which, upon subsequent coalescence, form large bubbles suitable for flotation of particles of ordinary flotation size, but not applicable for flotation of nano- and microparticles.

Из существующего уровня техники известны устройства для аэрации жидкости Злобина М.Н. и соавторов (А.С. 1561452, опубл. 30.08.1994, А.С 1658577, опубл. 30.06.1994). Данные устройства дают полидисперсную систему пузырьков, так как водовоздушная струя многократно попадает на множество препятствий при выходе из устройства - пузырьки воздуха многократно коалесцируют друг с другом с образованием более крупных пузырьков. Менее дисперсная система в таком устройстве может получиться только при высокой концентрации пенообразователя, когда пузырьки бронируются молекулами пенообразователя, снижается их коалесценция.From the existing prior art devices for aeration of a liquid are known Zlobin M.N. and co-authors (A.S. 1561452, publ. 30.08.1994, A.S. 1658577, publ. 30.06.1994). These devices give a polydisperse system of bubbles, since the water-air jet repeatedly falls on many obstacles when leaving the device - air bubbles repeatedly coalesce with each other with the formation of larger bubbles. A less dispersed system in such a device can be obtained only with a high concentration of foaming agent, when the bubbles are armored by the molecules of the foaming agent, their coalescence decreases.

Из существующего уровня техники известно устройство для аэрации жидкости Злобина М.Н. и соавторов (А.С. 1729090, опубл. 30.06.1994), в котором газожидкостная система проходит многократно через ряд гидродинамических свистков. Такое диспергирование при низкой концентрации пенообразователя дает полидисперсную систему пузырьков, так как в процессе прохождения через ряд препятствий (гидродинамических свистков) происходит как коалесценция пузырьков, так и их распад на более мелкие. Тонкодисперсная система пузырьков достигается за счет значительной концентрации пенообразователя в аэрирующем устройстве, которая приводит к незначительному уровню коалесценции пузырьков в объеме пульпы, но якобы способствует образованию необходимого флотокомплекса за счет той же коалесценции («слияние воздушных пузырьков») пузырьков на поверхности минеральной частицы. В такой трактовке минеральная частица покрывается тонкодисперсной системой пузырьков, не коалесцирующих с другими мелкими пузырьками в силу высокой концентрации пенообразователя. Объем тонкодисперсных воздушных пузырьков, закрепившихся на минеральной частице, во многих случаях не будет достаточен для подъема флотокомплекса вверх в пульпе и выхода в пенный продукт (концентрат). Через данное устройство нельзя пропускать даже тонкодисперсную пульпу из-за того, что оно засоряется, и гидродинамические свистки за счет абразивного на них воздействия быстро износятся. Кроме того, любой гидродинамический свисток имеет целый набор гармоник своего звукового спектра, приводящий к полидисперсному распылу на капли и пузырьки. Наличие большого количества препятствий, через которые проходит газожидкостная струя, значительно повышает энергозатраты, часть энергии уходит на разогрев пузырьков, капель и жидкости.From the current level of technology there is a device for aeration of a liquid Zlobin M.N. and co-authors (AS 1729090, publ. 06/30/1994), in which the gas-liquid system passes repeatedly through a series of hydrodynamic whistles. Such dispersion at a low concentration of the foaming agent gives a polydisperse system of bubbles, since in the process of passing through a series of obstacles (hydrodynamic whistles) both coalescence of the bubbles and their decomposition into smaller ones occur. A finely dispersed system of bubbles is achieved due to a significant concentration of a foaming agent in the aeration device, which leads to an insignificant level of coalescence of bubbles in the pulp volume, but supposedly contributes to the formation of the necessary flotation complex due to the same coalescence ("fusion of air bubbles") of the bubbles on the surface of the mineral particle. In this interpretation, the mineral particle is covered by a finely dispersed system of bubbles that do not coalesce with other small bubbles due to the high concentration of the foaming agent. The volume of finely dispersed air bubbles fixed on a mineral particle, in many cases, will not be sufficient to raise the flotation complex up in the pulp and exit into the foam product (concentrate). Even finely dispersed pulp cannot be passed through this device because it is clogged, and the hydrodynamic whistles will quickly wear out due to the abrasive effect on them. In addition, any hydrodynamic whistle has a whole set of harmonics of its sound spectrum, leading to a polydisperse spray into drops and bubbles. The presence of a large number of obstacles through which the gas-liquid jet passes, significantly increases energy consumption, part of the energy is spent on heating bubbles, drops and liquids.

Из существующих аэраторов, производящих нано- и микропузырьки, следует упомянуть Nikuni КТМ Microbubble Generating Pump (http://www.dafpump.com/applications). Данный аэратор производит микропузырьки со средним размером 5 мкм. Создаются микропузырьки следующим образом: во-первых, производится смешение жидкости и газа, во-вторых, полученная газожидкостная смесь сепарируется с выделением микропузырьков, а крупные пузырьки выводятся через соответствующий патрубок, что не является оптимальным решением, так как не весь газ переходит в нано- и микропузырьки. Существует еще ряд аналогичных устройств, в которых нано- и микропузырьки создаются путем сепарации из газожидкостной смеси на мелкие и крупные пузырьки. Газ из крупных пузырьков выводится в атмосферу.Of the existing nano- and microbubble aerators, mention should be made of the Nikuni KTM Microbubble Generating Pump (http://www.dafpump.com/applications). This aerator produces micro bubbles with an average size of 5 microns. Microbubbles are created as follows: firstly, liquid and gas are mixed, secondly, the resulting gas-liquid mixture is separated with the release of microbubbles, and large bubbles are discharged through the corresponding nozzle, which is not an optimal solution, since not all gas passes into nano- and micro bubbles. There are a number of similar devices in which nano- and microbubbles are created by separation from a gas-liquid mixture into small and large bubbles. Gas from large bubbles is vented to the atmosphere.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство аэрации жидкости (А.С. 1108078, опубл. 15.08.84), содержащее емкость для аэрируемой жидкости и аэратор с трубопроводами подвода к нему под избыточным давлением жидкости и газа, в котором с целью повышения производительности и эффективности использования устройства путем увеличения коэффициента эжекции аэратора, уменьшения износа и обеспечения равномерного распределения диспергированного газа в объеме емкости, аэратор выполнен из аэрационного и регулировочного блоков в виде открытых со стороны днища емкости камер, при этом камера аэрационного блока соединена с трубопроводом подвода жидкости и снабжена струенаправляющей насадкой и патрубком ввода газа, камера регулировочного блока снабжена перегородкой, нижний торец которой расположен выше нижних торцов стенок камеры, разделенной этой перегородкой на два отсека, первый из которых сообщен с трубопроводом подвода газа и патрубком ввода газа в камеру аэрационного блока, а второй отсек снабжен трубопроводом отвода избыточного газа из камеры регулировочного блока.Closest to the claimed technical solution is a liquid aeration device (A.S. 1108078, publ. 15.08.84) containing a container for aerated liquid and an aerator with pipelines for supplying it under excessive pressure of liquid and gas, in which, in order to increase productivity and the efficiency of using the device by increasing the coefficient of ejection of the aerator, reducing wear and ensuring uniform distribution of dispersed gas in the volume of the tank, the aerator is made of aeration and adjustment blocks in the ides of the chambers open from the bottom of the tank’s capacity, while the aeration unit’s chamber is connected to the fluid supply pipe and equipped with a jet nozzle and gas inlet pipe, the control unit’s chamber is equipped with a partition whose lower end is located above the lower ends of the chamber walls, divided by this partition into two compartments, the first of which is connected with the gas supply pipeline and the gas inlet pipe to the aeration unit chamber, and the second compartment is equipped with an excess gas discharge pipe from the control chamber wow block.

Недостатками данного технического решения являются:The disadvantages of this technical solution are:

1. Полидисперсность исходных пузырьков в силу распада эжектирующей струи жидкости на полидисперсную систему капель.1. The polydispersity of the initial bubbles due to the decay of the ejecting liquid stream into a polydisperse droplet system.

2. Нерегулируемость крупности исходных пузырьков, так как без необходимого резонансного воздействия на струю, образуются пузырьки практически любой крупности, возникающие при эжекции газа через поверхность раздела фаз газ-жидкость.2. Uncontrollability of the size of the initial bubbles, since without the necessary resonant action on the jet, bubbles of almost any size are formed that arise during gas ejection through the gas-liquid interface.

3. Выброс излишков газа, что снижает коэффициент полезного действия аэратора.3. Emission of excess gas, which reduces the efficiency of the aerator.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание устройства, позволяющего получить любую, требуемую по технологии дисперсность исходных пузырьков газа. Для разной дисперсности минеральных частиц при флотации требуются различные исходные пузырьки газа. Необходимы ультрамелкие пузырьки, закрепляющиеся на минеральной поверхности флотируемой частицы, а также транспортные крупные пузырьки, коалесцирующие с этими мелкими пузырьками и придающими флотокомплексу требуемую плавучесть. Диаметр крупных пузырьков не должен превышать определенный предел, при котором они, во-первых, могут иметь такую скорость подъема, при которой они успеют провзаимодействовать с каким-либо флотокомплексом и всплыть ненагруженными, во-вторых, крупные пузырьки за счет своей большой кинетической энергии всплытия могут разрушить уже сформированный флотокомплекс, в-третьих, крупные пузырьки не применимы для флотации, например, шламов.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the creation of a device that allows to obtain any dispersion of the initial gas bubbles required by the technology. For different dispersion of mineral particles during flotation, different initial gas bubbles are required. Ultrafine bubbles are required that are fixed on the mineral surface of the floated particle, as well as large transport bubbles that coalesce with these small bubbles and give the flotation complex the required buoyancy. The diameter of large bubbles should not exceed a certain limit at which, firstly, they can have such a rise rate at which they can interact with any floatation complex and float unloaded, and secondly, large bubbles due to their high kinetic energy of ascent can destroy an already formed flotation complex; thirdly, large bubbles are not applicable for flotation, for example, sludge.

Техническая задача достигается за счет того, что устройство для аэрации жидкости, содержащее емкость аэрируемой жидкости, ограниченную перегородками, газовую емкость, открытую в сторону днища емкости аэрируемой жидкости, струенаправляющую насадку, размещенную в газовой емкости, патрубки для подвода жидкости, патрубки для подвода газа, патрубки для отвода газа, согласно заявляемому изобретению дополнительно содержит источник колебаний, соединенный с газовой емкостью, при этом газовая емкость содержит верхнюю крышку, выполненную в виде подвижного поршня, струенаправляющая насадка выполнена подвижной в поршне, а емкость аэрируемой жидкости содержит не менее 3-х перегородок, образующих между собой камеры сепарации пузырьков газов.The technical problem is achieved due to the fact that the device for aeration of a liquid containing a container of aerated liquid limited by partitions, a gas container open towards the bottom of the tank of aerated liquid, a nozzle placed in a gas container, nozzles for supplying liquid, nozzles for supplying gas, the pipe for exhausting gas, according to the claimed invention additionally contains a vibration source connected to the gas tank, while the gas tank contains a top cover made in the form of the movable piston, the nozzle is movable in the piston, and the capacity of the aerated liquid contains at least 3 partitions, which form gas bubble separation chambers.

Большее количество камер сепарации, образованных перегородками в емкости аэрируемой жидкости, способствуют лучшей оценке дисперсности исходных пузырьков, созданных аэрирующем устройством, а также позволяют распределить по камерам пузырьки в соответствии с их крупностью по заданной технологии.A large number of separation chambers formed by partitions in the tank of the aerated liquid contribute to a better estimate of the dispersion of the initial bubbles created by the aerating device, and also allow the bubbles to be distributed over the chambers in accordance with their size according to a given technology.

Способствуют достижению указанной технической задачи следующие частные случаи реализации заявляемого изобретения.The following special cases of the implementation of the claimed invention contribute to the achievement of the specified technical problem.

Струенаправляющая насадка выполнена с возможностью формирования струи через отверстие, расположенное на выходе жидкости из насадки.The nozzle is configured to form a jet through an opening located at the fluid outlet of the nozzle.

Отверстие струенаправляющей насадки выполнено в виде щели.The hole of the nozzle is made in the form of a gap.

Отверстие струенаправляющей насадки может быть выполнено круглым или овальным.The hole of the nozzle can be made round or oval.

Отверстие струенаправляющей насадки может быть выполнено конусообразным.The hole of the nozzle can be made conical.

В качестве источника колебаний используют электродинамический источник звука, усилитель и генератор частоты. При этом газовая емкость, струенаправляющая насадка, генератор, усилитель, электродинамический источник звука представляют собой источник резонансного воздействия на струю жидкости.As an oscillation source, an electrodynamic sound source, an amplifier and a frequency generator are used. In this case, a gas tank, a nozzle, a generator, an amplifier, an electrodynamic sound source are a source of resonant action on a liquid stream.

Патрубок повода газа расположен тангенциально по отношению к газовой емкости.The gas pipe is located tangentially with respect to the gas tank.

Емкость аэрируемой жидкости может быть выполнена цилиндрической формы, а камеры сепарации разделены цилиндрическими поверхностями.The capacity of the aerated liquid may be cylindrical, and the separation chambers are separated by cylindrical surfaces.

Струенаправляющая насадка введена в емкость аэрируемой жидкости тангенциально.The directing nozzle is introduced tangentially into the tank of the aerated liquid.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 показано устройство аэрации жидкости с камерами сепарации с полидисперсной системой пузырьков, где наибольшая высота пены в последней камере сепарации с наиболее мелкими пузырьками;in FIG. 1 shows a liquid aeration device with separation chambers with a polydisperse system of bubbles, where the highest foam height in the last separation chamber with the smallest bubbles;

на фиг. 2 - устройство аэрации жидкости с камерами сепарации с полидисперсной системой пузырьков, где наибольшая высота пены в первой камере сепарации с крупными пузырьками;in FIG. 2 - liquid aeration device with separation chambers with a polydisperse system of bubbles, where the highest foam height in the first separation chamber with large bubbles;

на фиг. 3 - устройство аэрации жидкости, где в средней камере сепарации наибольшая высота пены с пузырьками среднего размера;in FIG. 3 - liquid aeration device, where in the middle separation chamber the highest height of the foam with medium-sized bubbles;

на фиг. 4 - устройство аэрации жидкости с близкой к монодисперсной системой пузырьков в предпоследней камере сепарации с мелкими пузырьками, близкими по размерам;in FIG. 4 - liquid aeration device with a close to monodisperse system of bubbles in the penultimate separation chamber with small bubbles of similar size;

на фиг. 5 - устройство аэрации жидкости с близкой к монодисперсной системой мелких пузырьков в последней камере сепарации.in FIG. 5 is a liquid aeration device with a close to monodisperse system of small bubbles in the last separation chamber.

Устройство состоит из следующих конструктивных элементов:The device consists of the following structural elements:

1 - трубопровод;1 - pipeline;

2 - насос;2 - pump;

3 - емкость аэрируемой жидкости (или раствором жидкости с пенообразователями) и емкость, из которой подается жидкость;3 - the capacity of the aerated liquid (or a liquid solution with foaming agents) and the capacity from which the liquid is supplied;

4 - расходомер жидкости;4 - fluid flow meter;

5 - поршень для изменения резонансной камеры;5 - piston for changing the resonance chamber;

6 - струеформирующая насадка;6 - jet forming nozzle;

7 - газовая емкость цилиндрической формы (или любой другой формы);7 - a gas tank of cylindrical shape (or any other shape);

8 - источник колебаний (например, электродинамический громкоговоритель или любой другой источник колебаний и вибрации);8 - a source of oscillation (for example, an electrodynamic loudspeaker or any other source of oscillation and vibration);

9 - усилитель;9 - amplifier;

10 - генератор заданной частоты;10 - generator of a given frequency;

11 - камеры для сепарации пузырьков по крупности;11 - chambers for separation of bubbles by size;

12 - регулируемые патрубки для подвода и отвода газа;12 - adjustable nozzles for supplying and discharging gas;

13 - патрубок для тангенциального подвода газа в резонансную газовую емкость.13 - pipe for tangential gas supply to the resonant gas tank.

Устройство аэрации жидкости (акустический струйный аэратор) работает следующим образом.A liquid aeration device (acoustic jet aerator) operates as follows.

Через трубопровод 1 посредством насоса 2, далее через струенаправляющую насадку 6 подается жидкость, расход которой определяется расходомером 4. Струя, выходящая из струенаправляющей насадки 6, направляется под углом на поверхность раздела фаз газ-жидкость и эжектирует газ из газовой емкости 7 в емкость аэрируемой жидкости 3. На генераторе 10 задается частота, которая подается на усилитель 9 и затем на источник колебаний 8 (например, на электродинамический громкоговоритель), соединенный с газовой емкостью 7. Производится подбор объема резонансной газовой камеры 7 с помощью поршня для изменения газовой емкости 7 для эжекции необходимого дисперсного состава пузырьков жидкости, который оценивается с помощью камер сепарации 11. При подборе частот на генераторе 10 и объема газовой емкости 7 можно получить практически любую дисперсность исходных пузырьков - монодисперсную или полидисперсную (Фиг. 1-5). Оценка дисперсности в камерах сепарации 11 производится по высоте пенного слоя. Например, при флотационной концентрации пенообразователя ОПСБ (окись пропилена спирт бутиловый) - смесь монобутиловых эфиров пропиленгликоля, равной 16 мг/л, диаметре струи dструи=0,8 мм, скорости струи Vструи=5 м/с, частоте, задаваемой генератором, 3420 Гц в пенном слое камер сепарации создаются пузырьки: 80% диаметром 0,3 мм; 12% диаметром от 0,2 до 0,3 мм; 8% диаметром от 0,3 до 0,5 мм. Данные измерения приближенные, так как производились по фотографиям пенного слоя. При низких частотах получаются более крупные пузырьки и полидисперсные. При высоких частотах получаются более мелкие пузырьки одинакового размера. Существенно более высокий пенный слой, получаемый в одной из камер сепарации, показывает, что он образовался за счет близких (одинаковых) по крупности пузырьков. Мелкие пузырьки одного размера значительно меньше коалесцируют и, следовательно, образуют высокий пенный слой обводненной пены.Through the pipeline 1 through the pump 2, then through the jet nozzle 6 a liquid is supplied, the flow rate of which is determined by the flow meter 4. The jet exiting the jet nozzle 6 is directed at an angle to the gas-liquid phase interface and ejects gas from the gas tank 7 into the tank of the aerated liquid 3. On the generator 10, the frequency is set, which is fed to the amplifier 9 and then to the oscillation source 8 (for example, an electrodynamic loudspeaker) connected to the gas tank 7. The resonance volume is selected gas chamber 7 using a piston to change the gas tank 7 to eject the required dispersed composition of the liquid bubbles, which is estimated using the separation chambers 11. When selecting frequencies on the generator 10 and the volume of the gas tank 7, you can get almost any dispersion of the original bubbles - monodisperse or polydisperse (Fig. 1-5). The dispersion in the separation chambers 11 is estimated by the height of the foam layer. For example, at a flotation concentration of the FSB foaming agent (propylene oxide butyl alcohol) - a mixture of propylene glycol monobutyl ethers equal to 16 mg / l, jet diameter d of the jet = 0.8 mm, jet velocity V of the jet = 5 m / s, frequency set by the generator, 3420 Hz in the foam layer of the separation chambers bubbles are created: 80% with a diameter of 0.3 mm; 12% diameter from 0.2 to 0.3 mm; 8% diameter from 0.3 to 0.5 mm. The measurement data are approximate, since they were made from photographs of the foam layer. At low frequencies, larger bubbles and polydisperse ones are obtained. At high frequencies, smaller bubbles of the same size are obtained. A significantly higher foam layer, obtained in one of the separation chambers, shows that it was formed due to close (identical) bubbles in size. Small bubbles of the same size coalesce much less and, therefore, form a high foamy layer of flooded foam.

Камеры сепарации предназначены для оценки дисперсного состава получаемых исходных пузырьков газа/воздуха. Крупные пузырьки попадают в ближайшую камеру сепарации, более мелкие в последующие камеры сепарации.Separation chambers are designed to assess the dispersed composition of the resulting source gas / air bubbles. Large bubbles enter the nearest separation chamber, smaller into subsequent separation chambers.

Для коротковолнового распыла озвученной струи на одинаковые капли, эжектирующие одинаковые пузырьки, применялся вихревой свисток, образованный газовой емкостью 7 и газовым патрубком 13, тангенциально вставленным в газовую емкость. При частотах более 10 кГц образуется туманообразная система пузырьков от 5 до 20 мкм. Оценка размеров пузырьков производилась по времени осветления воды. Осветление воды происходило от нескольких минут до нескольких десятков минут.For a short-wave spray of the sonic stream into identical droplets ejecting the same bubbles, a vortex whistle was used, formed by a gas tank 7 and a gas pipe 13 tangentially inserted into the gas tank. At frequencies above 10 kHz, a foggy system of bubbles from 5 to 20 microns is formed. The size of the bubbles was estimated by the time of clarification of water. Water clarification occurred from several minutes to several tens of minutes.

Для более равномерного разделения пузырьков по крупности и уменьшения их коалесценции емкость аэрируемой жидкости 3 может быть выполнена в виде цилиндра и разделена соосными с ней цилиндрическими камерами сепарации.To more evenly separate the bubbles by size and reduce their coalescence, the capacity of the aerated liquid 3 can be made in the form of a cylinder and is separated by cylindrical separation chambers coaxial with it.

Ввод струи жидкости через поверхность раздела фаз газ-жидкость производится тангенциально в емкость аэрируемой жидкости 3 с цилиндрическими камерами сепарации, разделенными цилиндрическими соосными перегородками. Такой ввод струи приводит к равномерному распределению пузырьков по емкости аэрируемой жидкости 3, меньшей их коалесценции и быстрой их сепарации по камерам сепарации 11.The injection of a fluid stream through a gas-liquid phase interface is performed tangentially into the tank of the aerated liquid 3 with cylindrical separation chambers separated by coaxial coaxial partitions. This injection of the jet leads to a uniform distribution of bubbles over the capacity of the aerated liquid 3, less than their coalescence and their rapid separation in the separation chambers 11.

Регулируемые патрубки 12 предназначены для поддержания точного резонансного объема в резонансной камере 7. Точный объем входящего воздуха (газа) невозможно создать только одним компрессором или другим подобным устройством, поэтому требуется некоторый дополнительный отвод воздуха (газа) из резонансной камеры 7.Adjustable nozzles 12 are designed to maintain an accurate resonant volume in the resonant chamber 7. The exact volume of the incoming air (gas) cannot be created by only one compressor or other similar device, therefore, some additional air (gas) removal from the resonant chamber 7 is required.

Для нужд той или иной флотации минеральных частиц различной крупности и дисперсности можно отбирать из камер сепарации 11 требуемую систему пузырьков.For the needs of a particular flotation of mineral particles of various sizes and fineness, the required system of bubbles can be selected from separation chambers 11.

Таким образом, данное техническое решение решает проблему аэрации при крупнозернистой флотации крупными пузырьками и ультрамелкими пузырьками при флотации нано- и микрочастиц без излишних энергетических затрат на диспергирование газа (воздуха).Thus, this technical solution solves the problem of aeration during coarse-grained flotation with large bubbles and ultrafine bubbles during the flotation of nano- and microparticles without unnecessary energy costs for dispersing gas (air).

Claims (9)

1. Устройство для аэрации жидкости, содержащее емкость аэрируемой жидкости, ограниченную перегородками, газовую емкость, открытую в сторону днища емкости аэрируемой жидкости, струенаправляющую насадку, размещенную в газовой емкости, патрубки для подвода жидкости, патрубки для подвода газа, патрубки для отвода газа, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник колебаний, соединенный с газовой емкостью, при этом газовая емкость содержит верхнюю крышку, выполненную в виде подвижного поршня, струенаправляющая насадка выполнена подвижной в поршне, а емкость аэрируемой жидкости содержит не менее 3-х перегородок, образующих между собой камеры сепарации пузырьков газов.1. A device for aeration of a liquid containing a container of aerated liquid limited by partitions, a gas container open to the bottom of the tank of aerated liquid, a nozzle placed in a gas container, nozzles for supplying liquid, nozzles for supplying gas, nozzles for venting gas, characterized the fact that it additionally contains an oscillation source connected to the gas tank, while the gas tank contains a top cover made in the form of a movable piston, the nozzle is made a movable piston, and the capacity of aerated liquid contains at least 3 partitions, forming between them a separation chamber gas bubbles. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что струенаправляющая насадка выполнена с возможностью формирования струи через отверстие, расположенное на выходе жидкости из насадки.2. The device according to p. 1, characterized in that the nozzle is configured to form a jet through an opening located at the outlet of the liquid from the nozzle. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что отверстие струенаправляющей насадки выполнено в виде щели.3. The device according to p. 2, characterized in that the hole of the nozzle is made in the form of a gap. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что отверстие струенаправляющей насадки выполнено круглым или овальным.4. The device according to p. 2, characterized in that the opening of the nozzle is made round or oval. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что отверстие струенаправляющей насадки выполнено конусообразным.5. The device according to p. 2, characterized in that the opening of the nozzle is conical. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника колебаний используют электродинамический источник звука, усилитель и генератор частоты.6. The device according to claim 1, characterized in that an electrodynamic sound source, an amplifier and a frequency generator are used as an oscillation source. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что патрубок повода газа расположен тангенциально по отношению к газовой емкости.7. The device according to claim 1, characterized in that the branch pipe of the gas occasion is located tangentially with respect to the gas tank. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкость аэрируемой жидкости имеет цилиндрическую форму, а камеры сепарации пузырьков разделены цилиндрическими поверхностями.8. The device according to p. 1, characterized in that the capacity of the aerated liquid has a cylindrical shape, and the separation chamber of the bubbles are separated by cylindrical surfaces. 9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что струенаправляющая насадка введена в емкость аэрируемой жидкости тангенциально.9. The device according to p. 5, characterized in that the nozzle is introduced tangentially into the tank of the aerated liquid.
RU2017108044A 2017-03-10 2017-03-10 Device for fluid aeration RU2636727C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108044A RU2636727C1 (en) 2017-03-10 2017-03-10 Device for fluid aeration
DE102017121564.6A DE102017121564A1 (en) 2017-03-10 2017-09-18 Apparatus for fumigating a liquid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017108044A RU2636727C1 (en) 2017-03-10 2017-03-10 Device for fluid aeration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2636727C1 true RU2636727C1 (en) 2017-11-27

Family

ID=63258728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017108044A RU2636727C1 (en) 2017-03-10 2017-03-10 Device for fluid aeration

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017121564A1 (en)
RU (1) RU2636727C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1108078A1 (en) * 1983-02-07 1984-08-15 Всесоюзный Заочный Политехнический Институт Liquid aeration device
SU1341167A1 (en) * 1986-05-20 1987-09-30 Ярославский политехнический институт Device for aerating liquid
SU1731742A1 (en) * 1990-01-12 1992-05-07 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Apparatus for treating liquids with gas
US5549854A (en) * 1994-05-20 1996-08-27 Outokumpu Engineering Contractors Oy Method and apparatus for forming controlled vortexes and for recirculating gas
EP0681561B1 (en) * 1993-02-01 1999-01-07 Jet, Inc. Wastewater treatment process and apparatus
RU2206377C1 (en) * 2001-11-08 2003-06-20 Зенцов Вячеслав Николаевич Device for aeration of liquids (versions)
US20140225286A1 (en) * 2011-09-22 2014-08-14 Cydaf Technologies Limited Apparatus for separation and processing of materials

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1108078A1 (en) * 1983-02-07 1984-08-15 Всесоюзный Заочный Политехнический Институт Liquid aeration device
SU1341167A1 (en) * 1986-05-20 1987-09-30 Ярославский политехнический институт Device for aerating liquid
SU1731742A1 (en) * 1990-01-12 1992-05-07 Ленинградский Технологический Институт Им.Ленсовета Apparatus for treating liquids with gas
EP0681561B1 (en) * 1993-02-01 1999-01-07 Jet, Inc. Wastewater treatment process and apparatus
US5549854A (en) * 1994-05-20 1996-08-27 Outokumpu Engineering Contractors Oy Method and apparatus for forming controlled vortexes and for recirculating gas
RU2206377C1 (en) * 2001-11-08 2003-06-20 Зенцов Вячеслав Николаевич Device for aeration of liquids (versions)
US20140225286A1 (en) * 2011-09-22 2014-08-14 Cydaf Technologies Limited Apparatus for separation and processing of materials

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017121564A1 (en) 2018-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100843970B1 (en) Apparatus of generating microbubble
KR100989779B1 (en) Micro-bubble flotation device having saturated water generation apparatus
KR20030024631A (en) Process and device for aerating a liquid with gas
JP2003126665A (en) Microbubble generator
CA2090619A1 (en) Aeration of liquids
CN111163856B (en) Apparatus and method for feeding a feed slurry to a separation device
JP2006272131A (en) Method and apparatus for reaction
CA2971079C (en) Optimized nozzle for injecting pressurized water containing a dissolved gas
DK2572778T3 (en) Flotation machine with a dispersing nozzle and method for operating it
KR100975366B1 (en) Waste water treatment facilities having micro bubble generator
JP2011183328A (en) Aerator
JP5259698B2 (en) Water treatment equipment and method by flotation separation
KR102216334B1 (en) Ultrasonic generation device with pall ring
JP2003245533A (en) Ultrafine air bubble generator
RU2636727C1 (en) Device for fluid aeration
US20200156018A1 (en) Fine bubble generating method and fine bubble generating apparatus
JP7410512B2 (en) Bubble generator and flotation equipment
RU2638600C1 (en) Device for flotation separation of nano- and microstructures mixture
KR101130816B1 (en) Flotation tank for rotary injection of nano size bubble
JPS6148970B2 (en)
KR100967831B1 (en) Micro bubble generator
JPS6054120B2 (en) water treatment equipment
FI62657B (en) ADJUSTMENT FOR CLARIFICATION OF VAT
JP3582036B2 (en) Gas-liquid contact device
KR20150079190A (en) Nozzle for Dissolved Air Floatation System