WO2008025680A1 - Flotation cell - Google Patents

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WO2008025680A1 PCT/EP2007/058510 EP2007058510W WO2008025680A1 WO 2008025680 A1 WO2008025680 A1 WO 2008025680A1 EP 2007058510 W EP2007058510 W EP 2007058510W WO 2008025680 A1 WO2008025680 A1 WO 2008025680A1
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Norbert Becker
Michael Riebensahm
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B03DFLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00Flotation
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03D1/00Flotation
    • B03D1/14Flotation machines
    • B03D1/1493Flotation machines with means for establishing a specified flow pattern

Definitions

  • the invention relates to a flotation cell with a top side ⁇ open vat-like container for holding a substantially consists of a liquid and a pulp is formed to be separated particle mixture, wherein an inlet pipe is provided for introducing the pulp into the container.
  • Focotation cells are used, for example, for the extraction of ore for the separation of particle fractions into different fractions.
  • particle mixture is added to the pulp usually with finely divided air bubbles, and the effect utilized that wettable with the liquid phase
  • the object of the invention is to propose a flotation cell which requires a low maintenance and repair effort.
  • a further advantage is that, as a result of the impact of the pulp on the impact element, an intimate thorough mixing of the pulp takes place, so that the use of stirrers can be dispensed with. If air bubbles are contained in the pulp, they are crushed when hitting the baffle plate and dispersed in the pulp.
  • a uniform mixing of the pulp seen over the cross-sectional area of the container is promoted by the fact that the inlet tube is arranged centrally in the container and that at least a lower longitudinal section carrying the discharge opening extends vertically.
  • the impact element has an upwardly curved edge region.
  • the impinged by the pulp side 14a of the edge region is designed aerodynamically, for example, a
  • the axial distance between the outflow opening and the impact element is variable.
  • the speed and thus the energy with which the particles strike the impact element can be adapted to the requirements of the respective particle mixture and also the degree of mixing of the pulp can be influenced.
  • the variability of the genann ⁇ th axial distance is preferably accomplished by means of a height adjustable inlet pipe.
  • the drawing shows a flotation cell 1, which comprises a container 3 having a top-side opening 2 and an inlet tube 4 protruding into the latter.
  • An upper longitudinal section 5 of the container 3 is widened in a funnel shape and is surrounded by a likewise funnel-shaped enlarged collecting container 6.
  • the bottom 7 of the container 3 is also funnel-shaped, wherein at the top of the funnel an outlet 8 is arranged.
  • the inlet pipe 4 is arranged centrally in the container 3 and extends in the vertical direction. In the case of a circular cross-section the container 3, the A ⁇ pipe 4 extending coaxially to the central longitudinal axis 9 of the container 3.
  • flotation cells 1 of the type in question are used for example for the separation of particle mixtures in the ore and are designed for a relatively large throughput. They have for example a height of about 4 m and ei ⁇ ne cross-sectional area of about 9 m 2 .
  • the inlet tube 4, which has a substantially smaller cross-sectional area than the loading ⁇ container 3 ends with arelyströmö réelle 10 in the region of the base 7.
  • axial spacing 12 of the Ausströmöff ⁇ voltage 10 opposite a baffle element 12 is angeord ⁇ net, in plan view, in the outflow direction 13 of the pulp seen circular is formed. It has an upwardly bent edge region 14. Which is acted on by the pulp stream side 14a is curved ge ⁇ flow in a favorable manner. It is part of a torus surface, for example.
  • a central, centrally cut from the central longitudinal axis 15 of the inlet pipe 4 area is designed as upwardly tapering cone 16, more precisely as a circular cone.
  • the ⁇ able impact element 12 can be regarded as a circular channel with a semi-circular cross-section thus ⁇ shaped, with their radially inner walls form the cone sixteenth
  • the baffle element 12 is made of a wear-resistant material, for example of a ceramic material or is coated with such a material. Also suitable is a coating of a wear-resistant rubber-like polymer material or nickel coating with Hartmaterialein Beingn.
  • a particulate ge Gemen ⁇ containing pulp is supplied through the inlet tube 4 to the Bodenbe ⁇ area of the container.
  • the baffle 12 causes, as above already been ⁇ leads that are decelerated at a high speed from the exit ⁇ opening 10 emerging particles and so deflected that it on its way to the opening 2 of the container 3 with an essentially parallel to the central longitudinal axis 9 or to the inner wall of the container 3 extending direction of movement are transported, and thereby act on the container wall only with relatively little abrasive effect.
  • the interaction of the pulp with the impact element 12 also causes an intimate mixing of the pulp liquid with particles and air bubbles.

Abstract

The invention relates to a flotation cell (1) comprising a tub-like container (3) that is open on the top and that is used to receive a pulp that is formed, substantially from a liquid and a particle mixture that is to be separated. At least one inlet pipe (4) is provided in order to guide the pulp into the container, said pipe ending with its outlet opening (10) close to the base (7) of the container. A deflecting element (12) is arranged opposite the outlet opening, at an axial distance thereto, in the direction of the outflow of the pulp.

Description

Beschreibungdescription
Flotationszelleflotation cell
Die Erfindung betrifft eine Flotationszelle mit einem ober¬ seitig geöffneten bottichartigen Behälter zur Aufnahme einer im Wesentlichen aus einer Flüssigkeit und einem zu trennenden Partikelgemenge gebildeten Pulpe, wobei zur Einleitung der Pulpe in den Behälter ein Einleitungsrohr vorhanden ist. FIo- tationszellen dienen beispielsweise bei der Erzgewinnung zur Auftrennung von Partikelgemengen in unterschiedliche Fraktionen. Zur Trennung beispielsweise zweier etwa aus unterschied¬ lichen Materialien bestehenden Partikelgemenge wird die Pulpe in der Regel mit feinverteilten Luftblasen versetzt und der Effekt ausgenutzt, dass mit der flüssigen Phase benetzbareThe invention relates to a flotation cell with a top side ¬ open vat-like container for holding a substantially consists of a liquid and a pulp is formed to be separated particle mixture, wherein an inlet pipe is provided for introducing the pulp into the container. Focotation cells are used, for example, for the extraction of ore for the separation of particle fractions into different fractions. For the separation, for example, of two existing as different from ¬ friendly materials particle mixture is added to the pulp usually with finely divided air bubbles, and the effect utilized that wettable with the liquid phase
Partikel nach unten sinken und nicht benetzbare Partikel sich an Luftblasen anlagern, nach oben steigen und auf der Pulpe aufschwimmen. Bei üblichen Flotationszellen wird die Pulpe in einem oberen Bereich des Behälters mit mehreren über dessen Umfang verteilten Einleitungsrohren zugeführt. In einem bodennahen Bereich ist ein Rührer angeordnet, wobei eine zu dessen Rotationsantrieb dienende, sich zentral in den Behäl¬ ter hinein erstreckende Achse zur Zuführung von Luft hohl ausgebildet ist. Die Luft gelangt über Kanäle und Öffnungen in den Rührerblättern in die Pulpe. Durch den Rührer und durch die seitlich mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter einströmende Pulpe erfolgt eine innige Durchmischung der Pul¬ pe. Nachteilig ist, dass die mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter einströmenden Partikel hohe abrasive Scherkräfte entwickeln, was zu einer schnellen Zerstörung der Bauteile der Flotationszelle und zu entsprechend hohen Ersatzteil- und Reparaturkosten führt. Um hier Abhilfe zu schaffen muss ein großer Teil einer Flotationszelle aus teuren verschleißfesten Materialien gefertigt oder mit solchen Materialein beschichtet werden. Gleiches gilt in besonderem Maße auch für Rührer.Particles sink down and non-wettable particles attach themselves to air bubbles, rise to the top and float on the pulp. In conventional flotation cells, the pulp is fed in an upper region of the container with a plurality of distributed over the circumference of the inlet tubes. In a region near the bottom, an agitator, said one axis extending for supplying air is hollow serves for its rotary drive centrally in the Behäl ¬ ter inside. The air passes through channels and openings in the stirrer blades into the pulp. By the agitator and by the laterally flowing at high speed into the vessel pulp intimate mixing of Pul ¬ pe occurs. The disadvantage is that the particles flowing in at high speed into the container develop high abrasive shear forces, which leads to a rapid destruction of the components of the flotation cell and correspondingly high spare parts and repair costs. To remedy this situation, a large part of a flotation cell has to be made of expensive wear-resistant material Materials may be made or coated with such material. The same applies in particular to stirrers.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flotationszelle vorzu- schlagen, die einen geringen Wartungs- und Reparaturaufwand erfordert .The object of the invention is to propose a flotation cell which requires a low maintenance and repair effort.
Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zur Einleitung der Pulpe in den Behälter wenigstens ein Einlei- tungsrohr vorhanden ist, das mit einer Ausströmöffnung nahe dem Boden des Behälters endet, wobei der Ausströmöffnung in Ausströmrichtung der Pulpe mit Axialabstand gegenüberliegend ein Prallelement angeordnet ist. Die die Ausströmöffnung mit hoher Geschwindigkeit verlassende Pulpe und darin enthaltende Partikel treffen zunächst auf das Prallelement auf, wobei die Partikel zum einen abgebremst werden und kinetische Energie verlieren und zum anderen etwa radial nach außen abgelenkt und zur Innenwandung des Behälters geleitet werden. Spätes¬ tens dort werden sie nach oben umgelenkt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Flotationszellen muss nur ein relativ geringer Teil davon verschleißfest ausgeführt sein, nämlich das Prall¬ element. Dieses kann entweder vollständig aus einem ver¬ schleißfesten Material, beispielsweise aus Keramik bestehen oder mit einem solchen Material beschichtet sein. Ein weite- rer Vorteil ist, dass durch das Auftreffen der Pulpe auf das Prallelement eine innige Durchmischung der Pulpe erfolgt, so dass auf den Einsatz von Rührern verzichtet werden kann. Falls in der Pulpe Luftblasen enthalten sind, werden diese beim Auftreffen auf die Prallplatte zerkleinert und in der Pulpe fein verteilt.This object is achieved according to claim 1, characterized in that for introducing the pulp into the container at least one introduction pipe is present, which ends with an outflow opening near the bottom of the container, wherein the outflow opening in the outflow of the pulp with axial distance opposite a baffle element is arranged , The pulp leaving the discharge opening at high speed and particles contained therein initially impinge on the impact element, whereby the particles are slowed down and lose kinetic energy and, on the other hand, are deflected approximately radially outwards and directed to the inner wall of the container. Late ¬ least there they are deflected upward. In contrast to conventional flotation, only a relatively small part of it must be wear-resistant, namely the impact ¬ element. This can either consist entirely of a ver ¬ schleißfesten material, such as ceramic or coated with such a material. A further advantage is that, as a result of the impact of the pulp on the impact element, an intimate thorough mixing of the pulp takes place, so that the use of stirrers can be dispensed with. If air bubbles are contained in the pulp, they are crushed when hitting the baffle plate and dispersed in the pulp.
Eine über die Querschnittsfläche des Behälters gesehen gleichmäßige Durchmischung der Pulpe wird dadurch gefördert, das das Einleitungsrohr zentral im Behälter angeordnet ist und dass sich zumindest ein unterer, die Ausströmöffnung tragender Längsabschnitt vertikal erstreckt.A uniform mixing of the pulp seen over the cross-sectional area of the container is promoted by the fact that the inlet tube is arranged centrally in the container and that at least a lower longitudinal section carrying the discharge opening extends vertically.
Um die Umlenkung der Pulpe nach oben zu erleichtern und um zu verhindern, dass Partikel mit hoher Geschwindigkeit auf die Innenwandung des Behälters auftreffen und diese beschädigen, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Prallelement einen nach oben gekrümmten Randbereich aufweist. Die von der Pulpe beaufschlagte Seite 14a des Randbereichs ist strömungsgünstig ausgestaltet, ist beispielsweise einIn order to facilitate the deflection of the pulp upwards and to prevent particles from hitting and damaging the inner wall of the container at high speed, in a preferred embodiment it is provided that the impact element has an upwardly curved edge region. The impinged by the pulp side 14a of the edge region is designed aerodynamically, for example, a
Teil einer Torusflache. Die Umlenkung der Pulpe wird noch da¬ durch verbessert, dass ein zentraler Bereich des Prallele¬ ments als ein sich zur Ausströmöffnung hin verjüngender Kegel ausgebildet ist. Der Kegel bewirkt auch, dass der auftreffen- de Pulpestrom in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt wird.Part of a torus surface. The deflection of the pulp is still there ¬ by improved so that a central portion of ¬ able impact ment is designed as a tapering cone towards the outflow opening. The cone also causes the impinging pulp flow to be uniformly distributed in the circumferential direction.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Axialabstand zwischen der Ausströmöffnung und dem Prallelement variierbar. Auf diese Weise kann beispielsweise die Geschwin- digkeit und damit die Energie, mit der die Partikel auf das Prallelement auftreffen, an die Erfordernisse des jeweiligen Partikelgemenges angepasst und auch der Durchmischungsgrad der Pulpe beeinflusst werden. Die Variierbarkeit des genann¬ ten Axialabstands wird vorzugsweise mit Hilfe eines höhenver- stellbaren Einleitungsrohrs bewerkstelligt.In a further preferred embodiment, the axial distance between the outflow opening and the impact element is variable. In this way, for example, the speed and thus the energy with which the particles strike the impact element can be adapted to the requirements of the respective particle mixture and also the degree of mixing of the pulp can be influenced. The variability of the genann ¬ th axial distance is preferably accomplished by means of a height adjustable inlet pipe.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine Flotationszelle in einem schematisierten Längsschnitt zeigt, näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the attached drawing, which shows a flotation cell in a schematic longitudinal section.
Die Zeichnung zeigt eine Flotationszelle 1, die einen eine oberseitige Öffnung 2 aufweisenden Behälter 3 und ein in diesen hinein ragendes Einleitungsrohr 4 umfasst. Ein oberer Längsabschnitt 5 des Behälters 3 ist trichterförmig erweitert und ist von einem ebenfalls trichterförmig erweiterten Auffangbehälter 6 umgriffen. Der Boden 7 des Behälters 3 ist ebenfalls trichterförmig ausgebildet, wobei an der Spitze des Trichters ein Auslass 8 angeordnet ist.The drawing shows a flotation cell 1, which comprises a container 3 having a top-side opening 2 and an inlet tube 4 protruding into the latter. An upper longitudinal section 5 of the container 3 is widened in a funnel shape and is surrounded by a likewise funnel-shaped enlarged collecting container 6. The bottom 7 of the container 3 is also funnel-shaped, wherein at the top of the funnel an outlet 8 is arranged.
Das Einleitungsrohr 4 ist zentral im Behälter 3 angeordnet und erstreckt sich in Vertikalrichtung. Im Falle eines im Querschnitt kreisrunden Behälters 3 erstreckt sich das Ein¬ leitungsrohr 4 koaxial zur Mittellängsachse 9 des Behäl- ters 3. Flotationszellen 1 der in Rede stehenden Art dienen beispielsweise zur Trennung von Partikelgemengen bei der Erzgewinnung und sind für einen relativ großen Durchsatz ausgelegt. Sie haben beispielsweise eine Höhe von etwa 4 m und ei¬ ne Querschnittsfläche von etwa 9 m2. Das Einleitungsrohr 4, das eine wesentlich geringere Querschnittsfläche als der Be¬ hälter 3 aufweist, endet mit einer Außenströmöffnung 10 im Bereich des Bodens 7. Mit Axialabstand 12 der Ausströmöff¬ nung 10 gegenüber liegend, ist ein Prallelement 12 angeord¬ net, in der Draufsicht in Ausströmrichtung 13 der Pulpe gese- hen kreisförmig ausgebildet ist. Es weist einen nach oben umgebogenen Randbereich 14 auf. Dessen von der Pulpenströmung beaufschlagte Seite 14a ist in strömungsgünstiger Weise ge¬ krümmt. Sie ist z.B. Teil einer Torusfläche. Ein zentraler, von der Mittellängsachse 15 des Einleitungsrohres 4 zentral geschnittener Bereich ist als sich nach oben verjüngender Kegel 16, genauer als Kreiskegel ausgestaltet. Das Prallele¬ ment 12 kann somit als eine kreisförmige Rinne mit halbkreis¬ förmigem Querschnitt angesehen werden, wobei deren radial innen liegende Wände den Kegel 16 bilden. Das Prallelement 12 besteht aus einem verschleißfestem Material, beispielsweise aus einem Keramikmaterial oder ist mit einem solchen Material beschichtet. In Frage kommt auch eine Beschichtung aus einem verschleißfesten gummiartigen Polymermaterial oder Nickelbeschichtung mit Hartmaterialeinschlüssen. In Betrieb der Flotationszelle 1 wird eine ein Partikelgemen¬ ge enthaltende Pulpe über das Einleitungsrohr 4 dem Bodenbe¬ reich des Behälters 3 zugeführt. Die Pulpe verlässt die Aus¬ strömöffnung 10 in Ausströmrichtung 13 und trifft auf das Prallelement 12 auf. Durch den Kegel 16 wird der Pulpenstrom gleichmäßig auf die Fläche des Prallelementes 12 verteilt und durch de Randbereiche 14 nach oben umgelenkt, was durch die Pfeile 17 in der Abbildung verdeutlicht ist. Die über das Einleitungsrohr zugeführte Pulpe ist mit Luftblasen versetzt. Die mit der Pulpenflüssigkeit - in der Regel Wasser - nicht benetzbaren Partikel bleiben an den Luftblasen haften und werden mit diesen nach oben transportiert. Das auf der Pulpe auch schwimmende Konzentrat wird gegebenenfalls unter zu HiI- fenahme von Abstreifern in den Auffangbehälter 6 überführt und über einen an dessen Grund vorhandenen Auslass 18 entfernt. Benetzbare Partikel sinken im Randbereich des Behäl¬ ters 3 nach unten und gelangen in den trichterförmigen Boden 7, was durch die Pfeile 19 angedeutet ist.The inlet pipe 4 is arranged centrally in the container 3 and extends in the vertical direction. In the case of a circular cross-section the container 3, the A ¬ pipe 4 extending coaxially to the central longitudinal axis 9 of the container 3. flotation cells 1 of the type in question are used for example for the separation of particle mixtures in the ore and are designed for a relatively large throughput. They have for example a height of about 4 m and ei ¬ ne cross-sectional area of about 9 m 2 . The inlet tube 4, which has a substantially smaller cross-sectional area than the loading ¬ container 3 ends with a Außenströmöffnung 10 in the region of the base 7. By axial spacing 12 of the Ausströmöff ¬ voltage 10 opposite a baffle element 12 is angeord ¬ net, in plan view, in the outflow direction 13 of the pulp seen circular is formed. It has an upwardly bent edge region 14. Which is acted on by the pulp stream side 14a is curved ge ¬ flow in a favorable manner. It is part of a torus surface, for example. A central, centrally cut from the central longitudinal axis 15 of the inlet pipe 4 area is designed as upwardly tapering cone 16, more precisely as a circular cone. The ¬ able impact element 12 can be regarded as a circular channel with a semi-circular cross-section thus ¬ shaped, with their radially inner walls form the cone sixteenth The baffle element 12 is made of a wear-resistant material, for example of a ceramic material or is coated with such a material. Also suitable is a coating of a wear-resistant rubber-like polymer material or nickel coating with Hartmaterialeinschlüssen. In operation of the flotation cell 1 a a particulate ge Gemen ¬ containing pulp is supplied through the inlet tube 4 to the Bodenbe ¬ area of the container. 3 The pulp leaves the off ¬ flow orifice 10 in the outflow direction 13 and impinges on the impact element 12th By the cone 16 of the pulp stream is uniformly distributed to the surface of the baffle element 12 and deflected by de edge regions 14 upwards, which is illustrated by the arrows 17 in the figure. The pulp fed via the inlet tube is filled with air bubbles. The particles which are not wettable with the pulp liquid - as a rule water - adhere to the air bubbles and are transported upwards with them. The concentrate which also floats on the pulp is optionally transferred into the collecting container 6 with the aid of scrapers and removed via an outlet 18 provided at its bottom. Wettable particles sink in the edge region of the Behäl ¬ ters 3 downward and into the funnel-shaped bottom 7, which is indicated by the arrows 19th
Das Prallelement 12 bewirkt, wie weiter oben schon ausge¬ führt, dass die mit hoher Geschwindigkeit aus der Austritts¬ öffnung 10 austretenden Partikel abgebremst und so umgelenkt werden, dass sie auf ihrem Weg zur Öffnung 2 des Behälters 3 mit einem im wesentlichen parallel zur Mittellängsachse 9 bzw. zur Innenwandung des Behälters 3 verlaufenden Bewegungsrichtung transportiert werden, und dadurch auf die Behälterwand nur mit relativ geringer abrasiver Wirkung einwirken. Die Wechselwirkung der Pulpe mit dem Prallelement 12 bewirkt auch eine innige Durchmischung der Pulpenflüssigkeit mit Par- tikeln und Luftblasen. The baffle 12 causes, as above already been ¬ leads that are decelerated at a high speed from the exit ¬ opening 10 emerging particles and so deflected that it on its way to the opening 2 of the container 3 with an essentially parallel to the central longitudinal axis 9 or to the inner wall of the container 3 extending direction of movement are transported, and thereby act on the container wall only with relatively little abrasive effect. The interaction of the pulp with the impact element 12 also causes an intimate mixing of the pulp liquid with particles and air bubbles.

Claims

Patentansprüche claims
1. Flotationszelle, mit einem oberseits geöffneten bottichar¬ tigen Behälter (3) zur Aufnahme einer im Wesentlichen aus ei- ner Flüssigkeit und einem zu trennenden Partikelgemenge ge¬ bildeten Pulpe, wobei zur Einleitung der Pulpe in den Behälter (3) wenigstens ein Einleitungsrohr (4) vorhanden ist, das mit einer Ausströmöffnung (10) nahe dem Boden (7) des Behälters (3) endet, wobei der Ausströmöffnung (10) in Ausström- richtung (13) der Pulpe mit Axialabstand gegenüberliegend ein Prallelement (12) angeordnet ist.1. flotation cell, with a top-open bottichar ¬ term container (3) for receiving a substantially ge of a liquid and a particle mixture Ge ¬ formed pulp ge, wherein for introducing the pulp into the container (3) at least one inlet pipe ( 4) is present, which ends with an outflow opening (10) near the bottom (7) of the container (3), wherein the outflow opening (10) in the outflow (13) of the pulp with axial distance opposite a baffle element (12) is arranged ,
2. Flotationszelle nach Anspruch 1, bei der das Einleitungs¬ rohr (4) zentral im Behälter angeordnet ist und sich zumin- dest mit einem die Ausströmöffnung (10) tragenden Endabschnitt vertikal erstreckt.2. flotation cell according to claim 1, wherein the inlet pipe ¬ (4) is arranged centrally in the container and extends at least vertically with a discharge opening (10) carrying end portion.
3. Flotationszelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Prall¬ element (12) einen nach oben gekrümmten Randbereich (14) auf- weist.3. flotation cell according to claim 1 or 2, wherein the baffle ¬ element (12) has an upwardly curved edge region (14) up.
4. Flotationszelle nach Anspruch 3, bei der ein zentraler Bereich des Prallelements (12) als ein sich zur Ausströmöff¬ nung (10) hin verjüngender Kegel (16) ausgebildet ist.4. flotation cell according to claim 3, wherein a central region of the impact element (12) as a Ausströmöff ¬ tion (10) towards tapering cone (16) is formed.
5. Flotationszelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Axialabstand (11) zwischen der Ausströmöffnung5. Flotation cell according to one of the preceding claims, wherein the axial distance (11) between the outflow opening
(10) und dem Prallelement variierbar ist.(10) and the impact element is variable.
6. Flotationszelle nach Anspruch 5, mit einem höhenverstell¬ baren Einleitungsrohr (4) . 6. Flotationszelle according to claim 5, with a höhenverstell ¬ ble inlet pipe (4).
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