WO2013041343A1 - Dispergierdüse, damit ausgestattete flotationsmaschine, sowie verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Dispergierdüse, damit ausgestattete flotationsmaschine, sowie verfahren zu deren betrieb Download PDF

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WO2013041343A1
WO2013041343A1 PCT/EP2012/066836 EP2012066836W WO2013041343A1 WO 2013041343 A1 WO2013041343 A1 WO 2013041343A1 EP 2012066836 W EP2012066836 W EP 2012066836W WO 2013041343 A1 WO2013041343 A1 WO 2013041343A1
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gas
nozzle
dispersing
liquid
mixing
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PCT/EP2012/066836
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Stefan Blendinger
Robert Fleck
Gerold Franke
Lilla Grossmann
Werner Hartmann
Wolfgang Krieglstein
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
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    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/24—Pneumatic
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    • B03D1/24—Pneumatic
    • B03D1/242—Nozzles for injecting gas into the flotation tank

Definitions

  • the invention relates to a dispersing nozzle for dispersing a liquid, especially suspension, further comprising at least one gas comprising a gas supply nozzle and a tubular mixing assembly which an entry region for the at least one gas and the liquid and an outlet ⁇ area for a from the at least one gas and the liquid ⁇ speed formed gas-liquid mixture, and a method for operating the dispersing.
  • the invention further relates to a flotation machine equipped with at least one such dispersing nozzle, to a method for operating the flotation machine and to the use thereof. Dispergierdüsen of the type mentioned are already used in flotation machines, see DE 32 11 906 C2 or CA 2 462 740 AI.
  • GB 355,211 discloses a flotation process in which a dispersing nozzle is used, in which air is introduced, whereby suspension is sucked into the dispersing nozzle.
  • Flotation is a physical separation process for separating fine-grained mixtures of solids, such as ores and gangue, in an aqueous slurry by means of air bubbles due to a different surface wettability of the particles contained in the suspension. It is for the treatment of minerals and see in the processing of mineral materials, preferably with a low to medium content of a useful component and a valuable substance used in ⁇ play, in the form of non-ferrous metals, iron, metals of rare earths and / or precious metals and non-metallic minerals.
  • Flotation machines are already well known.
  • the WO 2006/069995 Al describes a flotation machine with egg ⁇ nem housing comprising a flotation chamber, with Minim ⁇ least one dispersing nozzle, referred to herein as an ejector, white ⁇ terhin called with at least one gassing device, when using air aerators or aerators, as well as a collecting container for a foam product formed in the flotation.
  • a suspension of mostly water and fine-grained solid mixed with reagents is introduced into a flotation chamber.
  • the purpose of the reagents is to ensure that, in particular, the valuable particles, which are preferably to be separated off, are rendered hydrophobic in the suspension.
  • a suspension which is in particular air or nitrogen supplied to the at least one dispersing gas coming into contact with the hydro phobic ⁇ particles in the suspension.
  • a gassing additional gas is introduced into the suspension.
  • the hydrophobic particles adhere to forming gas bubbles, so that the gas bubble structures, also called aeroflocs, float and form the foam product on the surface of the suspension.
  • the foam product is discharged into a collecting container and usually thickened. It has been found that the quality of the foam product and the separation efficiency of the process of flotation or pneu matic ⁇ flotation depends inter alia on the collision probability between a hydrophobic particles and a gas bubble. The higher the probability of collision, the greater the number of hydrophobic particles that adhere to a gas bubble, rise to the surface and together with the particles form the foam product.
  • the collision probability is among other things by the dispersion of suspension and gas in one
  • dispersing nozzles are not only used to supply gas and suspension to a flotation chamber as a mixture. They are also used to disperse liquids without or with a very low solids content with gas and to feed the mixture into the liquid or suspension contained in the flotation machine.
  • the object is achieved firstly by dispersing the Dis ⁇ pergieren a liquid, especially suspension containing further at least one gas comprising a Gaszu ⁇ adopteddüse and a tubular mixing arrangement having a single passage region for the at least one gas and the liquid and an outlet area for a gas-liquid mixture formed from the at least one gas and the liquid, the mixing arrangement adjoining the gas supply nozzle, wherein the gas supply nozzle tapers in the direction of the mixing arrangement and opens into its inlet region, wherein the mixing arrangement has at least one suction opening in the inlet region has for the liquid, wherein a Ver ⁇ ratio of a diameter D G of a gas outlet opening of the Gaszuzhoudüse and an inner diameter D M of Mischanord ⁇ tion in the inlet region in the range of 1: 3 to 1: 5, and wherein the GaszuGermandüse is assigned at least one gas control valve for metering a quantity of gas to be supplied to the liquid at least one gas.
  • the dispersing nozzle according to the invention allows an intensive introduction of gas into a liquid, in particular Suspen ⁇ sion, with particularly small gas bubbles with diameters of ⁇ 1 mm with little wear can be generated.
  • a gassing of a liquid or suspension already present in a container or the like is possible.
  • the liquid, in particular suspension is sucked into the interior of the mixing arrangement via the suction opening (s).
  • Pumps which convey the liquid, in particular suspension, under pressure into the mixing arrangement can advantageously be dispensed with here.
  • the intensive mixing of gas and liquid within the mixing arrangement to the dispersion of the invention is similar to a mixing in a conventional dispersing through which both gas flues ⁇ stechnik however supplied.
  • the dispersing nozzle according to the invention makes it possible to increase the proportion of gas without at the same time increasing the proportion of liquid to be fumigated.
  • the dispersing nozzle according to the invention is particularly suitable for achieving an increase in the probability of collision between gas bubbles and hydrophobic particles in flotation machines.
  • Dispergierdü ⁇ se wear in comparison to conventional dispersants is a nozzle through which a flotation machine are the same suspension, and gas is supplied under high pressure, markedly reduced, particularly in the range the suspension feed .
  • wear-prone pumps on which a flotation machine at the same time Suspension and gas were supplied under high pressure, can be completely verzich ⁇ tet in the dispersing nozzle according to the invention.
  • a ratio of a diameter D G of a gas outlet opening of the gas feed nozzle and an inner diameter D M of the mixing arrangement in the inlet region of the mixing arrangement is in the range from 1: 3 to 1: 5, in particular in the range from 1: 3 to 1: 3.5.
  • the Gaszuzhoudüse is associated with at least one gas control valve for Do ⁇ tion of a gas amount of the liquid to be supplied at least one gas in order to influence the ratio of gas and liquid in the mixing arrangement and the speed of the gas in the gas outlet opening.
  • the mixing arrangement starting from the gas feed nozzle, successively into a mixing chamber, which comprises the inlet region, a mixing tube and also a diffuser whose diffuser diameter, starting from the
  • Expanded mixing tube and which includes the exit area is divided.
  • the mixing chamber has here at least ei ⁇ ne suction inlet for liquid, in particular suspension on.
  • the mixing arrangement can be subdivided, starting from the gas feed nozzle, successively into a mixing tube which comprises the inlet area and furthermore a diffuser whose diffuser diameter widens starting from the mixing tube and which comprises the outlet area.
  • the mixing tube has the at least one intake opening for liquid, in particular suspension.
  • a mechanical connection between the Gaszuzhoudüse and the mixing chamber or the mixing tube by means of at least one connecting element, which is arranged outside or at the periphery of the gas supply and the mixing arrangement.
  • An inner diameter of the mixing tube is either the same size for both embodiments or tapers in the direction of the diffuser.
  • the diffuser is formed curved in a preferred embodiment of the invention. This is in terms of
  • a ratio of a diameter DMR of a mixing tube inlet opening of the mixing tube and a length LMR of the mixing tube is preferably in the range from 1: 3 to 1: 8, in particular in the range from 1: 4 to 1: 6.
  • the inlet area of the mixing arrangement has at least a number N> 2, in particular N> 8, at suction openings, via which liquid, in particular suspension, can be sucked into the interior of the mixing arrangement. This allows for a more uniform and faster mixing of the liquid with the gas from the supply nozzle ⁇ flowing gas.
  • suction openings are preferably formed with a circular, rectangular or slot-shaped outline.
  • a hole diameter of circular suction openings is preferred as a function of the wall thickness of the mixing arrangement formed in the entry area.
  • the hole ⁇ diameter is greater than or equal to the wall thickness selected.
  • the suction port (s) is / are preferably arranged perpendicular to a longitudinal central axis of the dispersing nozzle, but alterna tive ⁇ also an arrangement at an angle to the longitudinal central axis is possible. This ensures a particularly intensive mixing of liquid, in particular suspension, and furthermore gas, with particularly small bubbles being produced.
  • a plurality of suction openings are arranged at a uniform distance from one another centered on at least one circular path about the longitudinal center axis of the dispersing nozzle in order to achieve the most uniform all-round supply of liquid to the gas.
  • the gas feed nozzle which tapers in the direction of the mixing arrangement, preferably has an inner wall which is oriented at an angle in the range of 3 ° to 15 °, in particular at an angle in the range of 4 ° to 6 °, to the longitudinal central axis of the dispersing nozzle.
  • the speed of the Ga ⁇ ses and the gas pressure in the gas outlet opening are thereby increased.
  • the dispersing nozzle according to the invention is preferably used for Bega ⁇ solution of liquids such as water, waste water, process water, etc.
  • a dispersing nozzle according to the invention is used for the gassing of liquids in the form of suspensions in flotation processes.
  • the object is further achieved by a method for operating a dispersing nozzle according to the invention by introducing at least one gas into the mixing arrangement via the gas feed nozzle by passing over the at least one suction opening
  • Liquid, in particular suspension, is sucked into the interior of the Mischan ⁇ order by a gas-liquid mixture is formed in the mixing arrangement and a gas supply via the gas supply nozzle is such that the at least one gas at a gas outlet opening of the gas supply nozzle with a pulse current density in the range of 5 * 10 3 to 5 * 10 4 kg / (m * s 2 ) before ⁇ is.
  • Dispersion of gas and liquid is achieved, whereby ⁇ predominantly a preferred bubble diameter of ⁇ 1 mm of the dispersed gas is achieved.
  • the pulse current density is in the range of 1 * 10 4 to 5 * 10 4 kg / (m * s 2 ), but especially in the range of 3 * 10 4 to 5 * 10 4 kg / (m * s 2 ).
  • the mixing arrangement comprises a mixing tube, for the gas-liquid mixture at a mixing pipe outlet opening to have a shear rate in the range from 500 to 5000 l / s, in particular from 1000 to 1500 l / s ,
  • the higher the shear rate the smaller the gas bubbles generated in the gas-liquid mixture. This further improves the dispersion of gas and liquid.
  • the object is achieved for the flotation machine by comprising at least one dispersing nozzle according to the invention.
  • the use of one or more dispersing invention in a flotation machine enables an intensive mixing of gas in an existing already in the machine Flota ⁇ tion liquid, in particular Suspen ⁇ sion, without the dispersing nozzle (s) introduce additional liquid into the flotation machine.
  • the proportion of gas in the liquid, in particular suspension can be increased considerably.
  • the probability of collision between a gas bubble and a particle to be separated from a suspension increases and the yield is increased.
  • the flotation machine comprises a housing having a flotation chamber, in which the at least one dispersing nozzle opens.
  • the mixing arrangement including the at least one suction opening is arranged in particular in the flotation chamber, so that the mixing arrangement is surrounded by liquid, in particular suspension, and flows through the suction opening (s).
  • Liquid can easily and without any Hilfskonstruk ⁇ tions get into the interior of the mixing assembly. There is a gas enrichment of the fluid contained in the flotation without increasing or diluting it.
  • the mixing arrangement can also be arranged outside the flotation chamber, although liquid must be conducted to the suction opening (s), for example via an additional pipeline or the like.
  • liquid in the form of water, process water, suspension, etc., in particular of suspension from the flotation chamber can be conducted to the suction openings.
  • Dispersion of water or process water with the gas and an injection into the flotation of a flotation machine containing a suspension the suspension is of course diluted by the additional water or process water.
  • the suspension is of course multiplied by the further suspension. The achievable number of gas bubbles per unit volume of liquid is thus gerin ⁇ ger for these cases.
  • the object is achieved for a method of operating a flotation machine according to the invention by the flotation ⁇ chamber with liquid, especially suspension, is filled such that the at least one suction port of at least one dispersing nozzle under a, formed by the liquid, especially suspension Surface is located.
  • the at least one existing, according to the invention dispersing ⁇ nozzle is preferably operated according to the above Inventive ⁇ proper method of operation of the dispersing nozzle.
  • the flotation chamber is filled in particular with a suspension having a solids content in the range from 30 to 60%.
  • a suspension having a solids content in the range from 30 to 60%.
  • Such solids contents of suspensions are common, especially in the flotation of ore-containing minerals.
  • the flotation machine can also be set otherwise a ⁇ , for example in the flotation of waste water, of suspensions containing other than ore containing minerals, such as coal-bearing rock, etc.
  • FIGS. 1 to 5 are intended to exemplify dispersing nozzles according to the invention and their use, as well as their use in flotation machines. So shows:
  • FIG. 1 shows a first dispersing nozzle in longitudinal section
  • Figure 3 shows the functional principle of a dispersing with ge ⁇ krümmtem diffuser
  • FIG. 5 shows a flotation machine in partial longitudinal section with ei ⁇ ner dispersion nozzle.
  • the first dispersing nozzle 1 shows a longitudinal section of a first dispersing nozzle 1 for dispersing a liquid 6, in particular suspension 6 ', with furthermore at least one gas 7.
  • the first dispersing nozzle 1 comprises a gas feed nozzle 2 with a gas outlet nozzle. Opening 2a and a tubular mixing assembly 3, which formed an entry region for at least one gas 7 and the flues ⁇ stechnik 6 or suspension 6 'and an outlet area la for from the at least one gas 7 and the liquid 6 or suspension 6' Gas-liquid mixture 8 has.
  • the gas supply nozzle 2 is at least one, upstream of the here About ⁇ sake of clarity, not shown, gas control valve for metering a quantity of gas of the liquid 6 gas to be supplied. 7
  • the mixing arrangement 3 adjoins the gas feed nozzle 2.
  • the gas feed nozzle 2 tapers in the direction of the mixing arrangement 3 and opens into its inlet region.
  • the mixing assembly 3 further includes a plurality of suction in the inlet region 4 for the liquid 6 or Sus ⁇ board 6 '.
  • the suction openings 4 are here angeord ⁇ net perpendicular to a longitudinal central axis 9 of the first dispersing 1.
  • the mixing arrangement 3 in this embodiment starting from the gas feed nozzle 2, successively into a mixing chamber 3a, which comprises the inlet region, a mixing tube 3b with a Mischrohraustrittsö réelle 5 and further a diffuser 3c, the diffuser diameter expands starting from the mixing tube 3b and which includes the exit region la , divided.
  • the mixing chamber 3a and the mixing tube 3b can also be formed in one piece.
  • the mixing tube 3b and the diffuser 3c or else the mixing chamber 3a, the mixing tube 3b and the diffuser 3c may be integrally formed.
  • the gas supply nozzle 2 here has an inner wall which is aligned at an angle of 4 ° to the longitudinal central axis 9 of the first dispersing nozzle 1.
  • Mixing tube 3b is here at about 1: 5.
  • 3 shows the functional principle of a dispersing nozzle with egg ⁇ ner mixing arrangement 3 with curved diffuser 3c.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 designate the same elements.
  • a curved diffuser 3c reduces the dimensions of the dispersing nozzle and allows its use even in confined spaces.
  • the formed gas-liquid mixture 8 a swirling motion is impressed, which leads to a further improvement of the dispersion of gas 7 and liquid 6 or suspension 6 '.
  • FIGS. 1 and 3 show a second dispersing nozzle 1 'with curved diffuser 3c in a side view.
  • the same reference numerals as in FIGS. 1 and 3 designate the same elements.
  • the flotation machine 100 includes fully a housing 101 having a flotation chamber 102, in which at least one conventional dispersing nozzle 10 for Zumoni ⁇ tion of gas and suspension leads 7 6 'in the flotation chamber 102nd
  • the installation of conventional dispersing 10 ER- usually follows such that the longitudinal axis of the Disper ⁇ gierdüse (n) is aligned horizontally 10th
  • the housing 101 has a cylindrical housing section 101a, at the ⁇ sen lower end optionally a gassing arrangement 103 is arranged.
  • the upper edge of the outer wall of the housing 101 is located above the upper edge of the foam channel 104, whereby an overflow of the foam product on the upper edge of the housing 101 is excluded.
  • the housing 101 further has a bottom discharge opening 106. Particles of the suspension 6 ', for example, with one insufficient hydrophobized surface are provided or not collided with a gas bubbles, and hydrophilic particles sink in the direction of Bodenaustragsö réelle 106 and be discharged.
  • the foam product passes from the flotation chamber 102 in the foam channel 104 and 105 is guided from ⁇ on the connecting piece and optionally concentrated.
  • dispersing nozzles 1,1 ' according to the invention, via which only gas 7 is introduced into the flotation chamber 102, which is dispersed with suspension 6' already present in the flotation chamber 102, preferably takes place here in such a way that the longitudinal central axis 9 of the disperser - nozzle 1, 1 'is aligned horizontally. But also an on ⁇ order according to the invention dispersing nozzles 1,1 'to the flotation machine 100 at an angle to the longitudinal center pool 9 to the horizontal is possible.
  • the optional gassing device 103 which is connected to a gas supply 103a is injected 101a optional additional gas 7 in the step zylind- housing portion so that more hydrophobic particles from the TIALLY be ⁇ and ascend. Ideally, especially the hydrophilic particles continue to sink and are discharged via the bottom discharge opening 106.
  • At least one dispersing nozzle 1, 1 ' according to the invention, with, for example, a curved diffuser, in the flotation machine 100, the dispersion of suspension 6' and gas 7 is further improved, and thus the probability of collision between a gas bubble and a suspension 6 '. particles to be separated increased. As a result, increased deposition rates and an optimal foam product are he ⁇ targetable.
  • a curved construction of the mixing arrangement 3 as a whole is space-saving and therefore also optimally usable in the interior of a flotation chamber with a small diameter.
  • a dispersing nozzle according to the invention is not limited to a flotation machine in general or a flotation machine. limited tion machine with a structure according to FIG 5.
  • a ⁇ he invention proper dispersing may be used in flotation JEG ⁇ union development or systems in which at least one gas in a liquid, particularly Suspensi- on, is to be finely and uniformly distributed.
  • Diver ⁇ Naturally, the invention can thus dispersing un ⁇ depending etc. may be used of a preferred application for flotation and for fumigation of water, waste water, process water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dispergierdüse (1,1') zum Dispergieren einer Flüssigkeit (6), insbesondere einer Suspension (6'), mit weiterhin mindestens einem Gas (7), umfassend eine Gaszuführdüse (2) und eine rohrförmige Mischanordnung (3), die einen Eintrittbereich für das mindestens eine Gas (7) und die Flüssigkeit (6) und einen Austrittsbereich (la) für ein aus dem mindestens einen Gas (7) und der Flüssigkeit (6) gebildetes Gas-Flüssigkeits-Gemisch (8) aufweist. Dabei schließt sich die Mischanordnung (3) an die Gaszuführdüse (2) an, wobei die Gaszuführdüse (2) sich in Richtung der Mischanordnung (3) verjüngt und in deren Eintrittsbereich mündet, und wobei die Mischanordnung (3) im Eintrittsbereich mindestens eine Ansaugöffnung (4) für die Flüssigkeit (6) aufweist. Ein Verhältnis eines Durchmessers DG einer Gasaustrittsöffnung (2a) der Gaszuführdüse (2) und eines Innendurchmessers DM der Mischanordnung (3) liegt im Eintrittsbereich im Bereich von 1:3 bis 1:5, wobei der Gaszuführdüse (2) mindestens ein Gasregelventil zur Dosierung einer Gasmenge des der Flüssigkeit (6) zuzuführenden mindestens einen Gases (7) zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft neben der Dispergierdüse (1,1') weiterhin eine Flotationsmaschine (100) und Verfahren zu deren Betrieb.

Description

Beschreibung
Dispergierdüse, damit ausgestattete Flotationsmaschine, sowie Verfahren zu deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Dispergierdüse zum Dispergieren einer Flüssigkeit, insbesondere Suspension, mit weiterhin mindestens einem Gas, umfassend eine Gaszuführdüse und eine rohrförmige Mischanordnung, die einen Eintrittbereich für das mindestens eine Gas und die Flüssigkeit und einen Austritts¬ bereich für ein aus dem mindestens einen Gas und der Flüssig¬ keit gebildetes Gas-Flüssigkeits-Gemisch aufweist, sowie ein Verfahren zum Betrieb der Dispergierdüse. Die Erfindung betrifft weiterhin eine mit mindestens einer derartigen Dispergierdüse ausgestattete Flotationsmaschine, ein Verfahren zum Betreiben der Flotationsmaschine sowie deren Verwendung. Dispergierdüsen der eingangs genannten Art werden bereits in Flotationsmaschinen eingesetzt, siehe DE 32 11 906 C2 oder auch CA 2 462 740 AI.
Die GB 355,211 offenbart ein Flotationsverfahren, bei dem ei- ne Dispergierdüse zum Einsatz kommt, in die Luft eingebracht wird, wobei Suspension in die Dispergierdüse eingesaugt wird.
Die Flotation ist ein physikalisches Trennverfahren zur Trennung feinkörniger Feststoffgemenge, wie beispielsweise von Erzen und Gangart, in einer wässrigen Aufschlämmung bzw. Suspension mit Hilfe von Luftbläschen aufgrund einer unterschiedlichen Oberflächenbenetzbarkeit der in der Suspension enthaltenen Partikel. Sie wird zur Aufbereitung von Bodenschätzen und bei der Verarbeitung von vorzugsweise minerali- sehen Stoffen mit einem niedrigen bis mittleren Gehalt an einer Nutzkomponente bzw. eines Wertstoffs verwendet, bei¬ spielsweise in Form von Nichteisenmetallen, Eisen, Metallen der seltenen Erden und/oder Edelmetallen sowie nichtmetallischen Bodenschätzen.
Flotationsmaschinen sind bereits hinreichend bekannt. Die WO 2006/069995 AI beschreibt eine Flotationsmaschine mit ei¬ nem Gehäuse, das eine Flotationskammer umfasst, mit mindes¬ tens einer Dispergierdüse, hier als Ejektor bezeichnet, wei¬ terhin mit mindestens einer Begasungseinrichtung, bei Verwendung von Luft Belüftungseinrichtungen oder Aeratoren genannt, sowie einem Sammelbehälter für ein bei der Flotation gebildetes Schaumprodukt.
Bei der Flotation bzw. der pneumatischen Flotation wird generell eine mit Reagenzien versetzte Suspension aus meist Was- ser und feinkörnigem Feststoff in eine Flotationskammer eingebracht. Die Reagenzien sollen bewirken, dass insbesondere die wertvollen, bevorzugt abzutrennenden Partikel in der Suspension hydrophob ausgebildet werden. Gleichzeitig mit einer Suspension wird der mindestens einen Dispergierdüse Gas, ins- besondere Luft oder Stickstoff, zugeführt, das mit den hydro¬ phoben Partikeln in der Suspension in Berührung kommt. Mittels einer Begasungseinrichtung wird weiteres Gas in die Suspension eingebracht. Die hydrophoben Partikel haften an sich bildenden Gasbläschen an, so dass die Gasbläschen-Gebilde, auch Aeroflocken genannt, aufschwimmen und an der Oberfläche der Suspension das Schaumprodukt bilden. Das Schaumprodukt wird in einen Sammelbehälter ausgetragen und üblicherweise noch eingedickt. Es hat sich gezeigt, dass die Qualität des Schaumprodukts bzw. der Trennerfolg des Verfahrens der Flotation oder pneu¬ matischen Flotation unter anderem von der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen einem hydrophoben Partikel und einem Gasbläschen abhängt. Je höher die Kollisionswahrscheinlich- keit, desto größer ist die Anzahl an hydrophoben Partikeln, die an einem Gasbläschen anhaften, an die Oberfläche aufsteigen und zusammen mit den Partikeln das Schaumprodukt bilden. Die Kollisionswahrscheinlichkeit wird dabei unter anderem durch die Dispergierung von Suspension und Gas in einer
Dispergierdüse beeinflusst.
Dispergierdüsen werden im Bereich der Flotationsanlagen nicht nur dazu eingesetzt, einer Flotationskammer Gas und Suspensi¬ on als Gemisch, zuzuführen. Sie werden ebenfalls eingesetzt, um Flüssigkeiten ohne oder mit sehr geringem Feststoffanteil mit Gas zu dispergieren und das Gemisch in die, in der Flotationsmaschine enthaltene Flüssigkeit oder Suspension einzudü- sen.
Es ist ein anhaltender Bedarf an möglichst verschleißarmen Einrichtungen zur Begasung von Flüssigkeiten, insbesondere Suspensionen, vorhanden, mit denen besonders kleine Gasblä- sehen erzeugt werden können.
Es ist erstens Aufgabe der Erfindung, eine weitere Disper¬ gierdüse bereitzustellen, um einen Anteil von Gasbläschen in einer Flüssigkeit zu erhöhen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Dispergierdüse bereitzustellen.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Flotationsma¬ schine mit einer höheren Ausbeute bereitzustellen und ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben.
Die Aufgabe wird erstens durch eine Dispergierdüse zum Dis¬ pergieren einer Flüssigkeit, insbesondere Suspension, mit weiterhin mindestens einem Gas gelöst, umfassend eine Gaszu¬ führdüse und eine rohrförmige Mischanordnung, die einen Ein- trittbereich für das mindestens eine Gas und die Flüssigkeit und einen Austrittsbereich für ein aus dem mindestens einen Gas und der Flüssigkeit gebildetes Gas-Flüssigkeits-Gemisch aufweist, wobei die Mischanordnung sich an die Gaszuführdüse anschließt, wobei die Gaszuführdüse sich in Richtung der Mischanordnung verjüngt und in deren Eintrittsbereich mündet, wobei die Mischanordnung im Eintrittsbereich mindestens eine Ansaugöffnung für die Flüssigkeit aufweist, wobei ein Ver¬ hältnis eines Durchmessers DG einer Gasaustrittsöffnung der Gaszuführdüse und eines Innendurchmessers DM der Mischanord¬ nung im Eintrittsbereich im Bereich von 1:3 bis 1:5 liegt, und wobei der Gaszuführdüse mindestens ein Gasregelventil zur Dosierung einer Gasmenge des der Flüssigkeit zuzuführenden mindestens einen Gases zugeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Dispergierdüse ermöglicht ein intensives Einbringen von Gas in eine Flüssigkeit, insbesondere Suspen¬ sion, wobei besonders kleine Gasbläschen mit Durchmessern von < 1 mm bei geringem Verschleiß erzeugbar sind. Insbesondere ist eine Begasung einer sich bereits in einem Behälter oder dergleichen befindenden Flüssigkeit bzw. Suspension möglich. Dabei wird die Flüssigkeit, insbesondere Suspension, über die Ansaugöffnung (en) ins Innere der Mischanordnung gesaugt. Auf Pumpen, die die Flüssigkeit, insbesondere Suspension, unter Druck in die Mischanordnung fördern, kann hier vorteilhafter Weise verzichtet werden.
Die intensive Vermengung von Gas und Flüssigkeit innerhalb der Mischanordnung der erfindungsgemäßen Dispergierdüse ist vergleichbar mit einer Vermischung in einer herkömmlichen Dispergierdüse, über welche jedoch sowohl Gas als auch Flüs¬ sigkeit zugeführt werden. Die erfindungsgemäße Dispergierdüse ermöglicht eine Erhöhung des Gasanteils, ohne gleichzeitig den Anteil an zu begasender Flüssigkeit zu erhöhen. Somit ist die erfindungsgemäße Dispergierdüse insbesondere geeignet, eine Erhöhung der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen Gas¬ bläschen und hydrophoben Partikeln in Flotationsmaschinen zu erreichen .
Im Falle einer Dispergierung des Gases mit einer Suspension ist aufgrund der Bauweise der erfindungsgemäßen Dispergierdü¬ se der Verschleiß im Vergleich mit herkömmlichen Dispergier- düsen, über welche einer Flotationsmaschine gleichzeitig Sus- pension und Gas unter hohem Druck zugeführt werden, deutlich vermindert, insbesondere im Bereich der Suspensionseinspeise¬ stelle. Auf die bisher erforderlichen, verschleißanfälligen Pumpen, über welche einer Flotationsmaschine gleichzeitig Suspension und Gas unter hohem Druck zugeführt wurden, kann bei der erfindungsgemäßen Dispergierdüse vollständig verzich¬ tet werden. Erfindungsgemäß liegt ein Verhältnis eines Durchmessers DG einer Gasaustrittsöffnung der Gaszuführdüse und eines Innendurchmessers DM der Mischanordnung im Eintrittsbereich der Mischanordnung im Bereich von 1:3 bis 1:5, insbesondere im Bereich von 1:3 bis 1:3,5.
Aufgrund der dadurch erfolgenden starken Expansion des Gases in der Mischanordnung wird eine besonders intensive Vermi¬ schung des Gases mit der Flüssigkeit, insbesondere Suspensi¬ on, erreicht.
Der Gaszuführdüse ist mindestens ein Gasregelventil zur Do¬ sierung einer Gasmenge des der Flüssigkeit zuzuführenden mindestens einen Gases zugeordnet, um das Verhältnis von Gas und Flüssigkeit in der Mischanordnung und die Geschwindigkeit des Gases im Bereich der Gasaustrittsöffnung beeinflussen zu können .
Es ist von Vorteil, wenn die Mischanordnung ausgehend von der Gaszuführdüse nacheinander in eine Mischkammer, welche den Eintrittsbereich umfasst, ein Mischrohr und weiterhin einen Diffusor, dessen Diffusordurchmesser sich ausgehend vom
Mischrohr erweitert und welcher den Austrittsbereich umfasst, unterteilt ist. Die Mischkammer weist hier die mindestens ei¬ ne Ansaugöffnung für Flüssigkeit, insbesondere Suspension, auf.
Alternativ kann die Mischanordnung ausgehend von der Gaszuführdüse nacheinander in ein Mischrohr, welches den Eintrittsbereich umfasst, und weiterhin einen Diffusor, dessen Diffusordurchmesser sich ausgehend vom Mischrohr erweitert und welcher den Austrittsbereich umfasst, unterteilt sein. Das Mischrohr weist hier die mindestens eine Ansaugöffnung für Flüssigkeit, insbesondere Suspension, auf. Bevorzugt erfolgt eine mechanische Verbindung zwischen der Gaszuführdüse und der Mischkammer bzw. dem Mischrohr mittels mindestens eines Verbindungselements, das außerhalb bzw. am Umfang der Gaszuführdüse und der Mischanordnung angeordnet ist .
Ein Innendurchmesser des Mischrohrs ist für beide Ausführungsformen entweder durchgehend gleich groß ausgebildet oder verjüngt sich in Richtung des Diffusors.
Der Diffusor ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung gekrümmt ausgebildet. Dies ist hinsichtlich des
Platzbedarfs der Dispergierdüse von Vorteil und führt zur Ausbildung einer Drallströmung des gebildeten Gas-Flüssig- keits-Gemischs , was eine weitere Verbesserung der Dispergie- rung von Gas und Flüssigkeit mit sich bringt.
Ein Verhältnis eines Durchmessers DMR einer Mischrohrein- trittsöffnung des Mischrohrs und einer Länge LMR des Mischrohrs liegt vorzugsweise im Bereich von 1:3 bis 1:8, insbe- sondere im Bereich von 1:4 bis 1:6.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Dispergierdüse liegt lediglich eine Ansaugöffnung im Eintrittsbereich der Mischanordnung vor.
Der Eintrittsbereich der Mischanordnung weist in einer alternativen Ausführungsform mindestens eine Anzahl N > 2, insbesondere N > 8, an Ansaugöffnungen auf, über die Flüssigkeit, insbesondere Suspension, in das Innere der Mischanordnung ge- saugt werden kann. Dies ermöglicht eine gleichmäßigere und schnellere Durchmischung der Flüssigkeit mit dem aus der Gas¬ zuführdüse strömenden Gas.
Ansaugöffnungen werden dabei bevorzugt mit einem kreisförmi- gen, rechteckigen oder schlitzförmigen Umriss ausgebildet.
Bevorzugt wird ein Lochdurchmesser von kreisförmigen Ansaugöffnungen in Abhängigkeit der Wandstärke der Mischanordnung im Eintrittsbereich ausgebildet. Insbesondere wird der Loch¬ durchmesser größer oder gleich der Wandstärke gewählt.
Die Ansaugöffnung (en) ist/sind bevorzugt senkrecht zu einer Längsmittelachse der Dispergierdüse angeordnet, aber alterna¬ tiv ist auch einen Anordnung in einem Winkel zur Längsmittelachse möglich. Dies gewährleistet eine besonders intensive Vermischung von Flüssigkeit, insbesondere Suspension, und weiterhin Gas, wobei besonders kleine Bläschen erzeugt wer- den.
Bevorzugt sind mehrere Ansaugöffnungen in einem gleichmäßigen Abstand voneinander auf mindestens einer Kreisbahn um die Längsmittelachse der Dispergierdüse zentriert angeordnet, um eine möglichst gleichmäßige allseitige Zufuhr von Flüssigkeit zum Gas zu erreichen.
Die sich in Richtung der Mischanordnung verjüngende Gaszuführdüse weist vorzugsweise eine Innenwandung auf, die in ei- nem Winkel im Bereich von 3° bis 15°, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 4° bis 6°, zur Längsmittelachse der Dispergierdüse ausgerichtet ist. Die Geschwindigkeit des Ga¬ ses und der Gasdruck im Bereich der Gasaustrittsöffnung werden dadurch erhöht.
Die erfindungsgemäße Dispergierdüse wird bevorzugt zur Bega¬ sung von Flüssigkeiten wie Wasser, Abwässern, Prozesswässern usw. eingesetzt. Insbesondere wird eine erfindungsgemäße Dispergierdüse zur Begasung von Flüssigkeiten in Form von Suspensionen bei Flotationsprozessen eingesetzt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Dispergierdüse gelöst, indem über die Gaszuführdüse mindestens ein Gas in die Mischanordnung einge- leitet wird, indem über die mindestens eine Ansaugöffnung
Flüssigkeit, insbesondere Suspension, ins Innere der Mischan¬ ordnung angesaugt wird, indem in der Mischanordnung ein Gas- Flüssigkeits-Gemisch gebildet wird und eine Gaszufuhr über die Gaszuführdüse derart erfolgt, dass das mindestens eine Gas an einer Gasaustrittsöffnung der Gaszuführdüse mit einer Impulsstromdichte im Bereich von 5*103 bis 5*104 kg/ (m*s2) vor¬ liegt .
Dadurch wird eine besonders intensive und gleichmäßige
Dispergierung von Gas und Flüssigkeit erreicht, wobei über¬ wiegend ein bevorzugter Bläschendurchmesser von < 1 mm des dispergierten Gases erzielt wird.
Besonders bevorzugt liegt die Impulsstromdichte im Bereich von 1*104 bis 5*104 kg/ (m*s2) , insbesondere aber im Bereich von 3*104 bis 5*104 kg/ (m*s2) .
Für das Verfahren hat es sich bewährt, sofern die Mischanord- nung ein Mischrohr umfasst, dass für das Gas-Flüssigkeits- Gemisch an einer Mischrohraustrittsöffnung eine Scherrate im Bereich von 500 bis 5000 1/s, insbesondere von 1000 bis 1500 1/s, vorliegt. Je höher die Scherrate, desto kleiner sind die im Gas-Flüssigkeits-Gemisch erzeugten Gasbläschen. Dadurch wird die Dispergierung von Gas und Flüssigkeit noch weiter verbessert .
Die Aufgabe wird für die Flotationsmaschine gelöst, indem diese mindestens eine erfindungsgemäße Dispergierdüse um- fasst. Der Einsatz von einer oder mehreren erfindungsgemäßen Dispergierdüsen an einer Flotationsmaschine ermöglicht ein intensives Einmischen von Gas in eine bereits in der Flota¬ tionsmaschine vorhandene Flüssigkeit, insbesondere Suspen¬ sion, ohne über die Dispergierdüse (n) weitere Flüssigkeit in die Flotationsmaschine einzubringen. Dadurch lässt sich der Anteil an Gas in der Flüssigkeit, insbesondere Suspension, erheblich erhöhen. Die Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen einem Gasbläschen und einem abzuscheidenden Partikel aus einer Suspension steigt an und die Ausbeute wird erhöht.
Die Flotationsmaschine umfasst in einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform ein Gehäuse mit einer Flotationskammer, in welche die mindestens eine Dispergierdüse mündet. Dabei wird die Mischanordnung inklusive der mindestens einen Ansaugöffnung insbesondere in der Flotationskammer angeordnet, so dass die Mischanordnung von Flüssigkeit, insbesondere Suspension, umspült wird und durch die Ansaugöffnung (en)
Flüssigkeit problemlos und ohne irgendwelche Hilfskonstruk¬ tionen in das Innere der Mischanordnung gelangen kann. Es erfolgt eine Gasanreicherung der in der Flotationskammer enthaltenen Flüssigkeit, ohne diese zu vermehren bzw. zu verdün- nen.
Alternativ kann die Mischanordnung auch außerhalb der Flotationskammer angeordnet sein, wobei allerdings Flüssigkeit zu der/den Ansaugöffnung (en) geführt werden muss, beispielsweise über eine zusätzliche Rohrleitung oder ähnliches. Dabei kann Flüssigkeit in Form von Wasser, Prozesswasser, Suspension usw., insbesondere von Suspension aus der Flotationskammer, zu den Ansaugöffnungen geleitet werden. Im Falle einer
Dispergierung von Wasser oder Prozesswasser mit dem Gas und einem Eindüsen in die Flotationskammer einer Flotationsmaschine enthaltend eine Suspension, wird die Suspension selbstverständlich durch das zusätzliche Wasser oder Prozesswasser verdünnt. Im Falle einer Dispergierung von weiterer Suspension mit dem Gas und einem Eindüsen in die Flotations- kammer einer Flotationsmaschine enthaltend eine Suspension, wird die Suspension selbstverständlich durch die weitere Suspension vermehrt. Die erzielbare Anzahl an Gasbläschen pro Volumeneinheit Flüssigkeit ist somit für diese Fälle gerin¬ ger .
Die Aufgabe wird für ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Flotationsmaschine gelöst, indem die Flotations¬ kammer mit Flüssigkeit, insbesondere Suspension, gefüllt wird derart, dass sich die mindestens eine Ansaugöffnung der min- destens einen Dispergierdüse unter einer von der Flüssigkeit, insbesondere Suspension, gebildeten Oberfläche befindet. Die mindestens eine vorhandene, erfindungsgemäße Dispergier¬ düse wird bevorzugt gemäß dem oben beschriebenen erfindungs¬ gemäßen Verfahren zum Betrieb der Dispergierdüse betrieben.
Die Flotationskammer wird insbesondere mit einer Suspension mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 30 bis 60% befüllt. Derartige Feststoffgehalte von Suspensionen sind insbesondere bei der Flotation von Erz enthaltenden Mineralien üblich.
Eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Flotationsmaschine zum Absondern eines Erzes von Gangart hat sich demnach bewährt. Die Flotationsmaschine kann aber auch anderweitig ein¬ gesetzt werden, z.B. in der Flotation von Abwässern, von Suspensionen enthaltend andere als Erz enthaltende Mineralien, z.B. kohlehaltiges Gestein, usw.
Die Figuren 1 bis 5 sollen erfindungsgemäße Dispergierdüsen und deren Verwendung sowie deren Einsatz in Flotationsmaschinen beispielhaft erläutern. So zeigt:
FIG 1 eine erste Dispergierdüse im Längsschnitt;
FIG 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der ersten Dispergierdüse im Bereich der Gaszuführdüse;
FIG 3 das Funktionsprinzip einer Dispergierdüse mit ge¬ krümmtem Diffusor;
FIG 4 eine zweite Dispergierdüse mit gekrümmtem Diffusor in einer Seitenansicht; und
FIG 5 eine Flotationsmaschine im Teillängsschnitt mit ei¬ ner Dispersionsdüse.
FIG 1 zeigt im Längsschnitt eine erste Dispergierdüse 1 zum Dispergieren einer Flüssigkeit 6, insbesondere Suspension 6' , mit weiterhin mindestens einem Gas 7. Die erste Dispergierdüse 1 umfasst eine Gaszuführdüse 2 mit einer Gasaustritts- Öffnung 2a und eine rohrförmige Mischanordnung 3, die einen Eintrittbereich für das mindestens eine Gas 7 und die Flüs¬ sigkeit 6 bzw. Suspension 6' und einen Austrittsbereich la für ein aus dem mindestens einen Gas 7 und der Flüssigkeit 6 bzw. Suspension 6' gebildetes Gas-Flüssigkeits-Gemisch 8 aufweist. Der Gaszuführdüse 2 ist mindestens ein, hier der Über¬ sichtlichkeit halber nicht dargestelltes Gasregelventil zur Dosierung einer Gasmenge des der Flüssigkeit 6 zuzuführenden Gases 7 vorgeschaltet. Die Mischanordnung 3 schließt sich an die Gaszuführdüse 2 an. Die Gaszuführdüse 2 verjüngt sich in Richtung der Mischanordnung 3 und mündet in deren Eintrittsbereich. Die Mischanordnung 3 weist weiterhin im Eintrittsbereich mehrere Ansaugöffnung 4 für die Flüssigkeit 6 bzw. Sus¬ pension 6' auf. Die Ansaugöffnungen 4 sind hier senkrecht zu einer Längsmittelachse 9 der ersten Dispergierdüse 1 angeord¬ net. Die Mischanordnung 3 ist in dieser Ausführungsform ausgehend von der Gaszuführdüse 2 nacheinander in eine Mischkammer 3a, welche den Eintrittsbereich umfasst, ein Mischrohr 3b mit einer Mischrohraustrittsöffnung 5 und weiterhin einen Diffusor 3c, dessen Diffusordurchmesser sich ausgehend vom Mischrohr 3b erweitert und welcher den Austrittsbereich la umfasst, unterteilt. Die Mischkammer 3a und das Mischrohr 3b können aber genauso einstückig ausgebildet sein. Alternativ können auch das Mischrohr 3b und der Diffusor 3c oder aber die Mischkammer 3a, das Mischrohr 3b und der Diffusor 3c einstückig ausgebildet sein.
FIG 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der ersten Dispergierdüse 1 gemäß FIG 1 im Bereich der Gaszuführdüse 2. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 1 kennzeichnen gleiche Ele¬ mente. Die Gaszuführdüse 2 weist hier eine Innenwandung auf, die in einem Winkel von 4°zur Längsmittelachse 9 der ersten Dispergierdüse 1 ausgerichtet ist. Ein Verhältnis eines
Durchmessers DG der Gasaustrittsöffnung 2a der Gaszuführdüse 2 und eines Innendurchmessers DM der Mischanordnung 3 im Ein¬ trittsbereich, hier gleichzeitig der Innendurchmesser der Mischkammer 3a, liegt hier bei etwa 1:3 bis 1:5. Ein Verhältnis eines Durchmessers DMR einer Mischrohrein- trittsöffnung des Mischrohrs 3b und einer Länge LMR des
Mischrohrs 3b liegt hier bei etwa 1:5. FIG 3 zeigt das Funktionsprinzip einer Dispergierdüse mit ei¬ ner Mischanordnung 3 mit gekrümmtem Diffusor 3c. Gleiche Bezugszeichen wie in FIG 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Ein gekrümmter Diffusor 3c verringert die Dimensionen der Dispergierdüse und ermöglicht deren Verwendung auch unter beengten räumlichen Bedingungen. Dem gebildeten Gas-Flüssigkeits- Gemisch 8 wird eine Drallbewegung aufgeprägt, die zu einer weiteren Verbesserung der Dispergierung von Gas 7 und Flüssigkeit 6 bzw. Suspension 6' führt.
FIG 4 zeigt eine zweite Dispergierdüse 1' mit gekrümmtem Dif- fusor 3c in einer Seitenansicht. Gleiche Bezugszeichen wie in den FIGen 1 und 3 kennzeichnen gleiche Elemente.
FIG 5 zeigt eine Flotationsmaschine 100 mit einem an sich be¬ kannten Aufbau im Teillängsschnitt, wobei die rechte Hälfte aufgeschnitten gezeigt ist. Die Flotationsmaschine 100 um- fasst ein Gehäuse 101 mit einer Flotationskammer 102, in welche mindestens eine herkömmliche Dispergierdüse 10 zur Zufüh¬ rung von Gas 7 und Suspension 6' in die Flotationskammer 102 mündet. Der Einbau von herkömmlichen Dispergierdüsen 10 er- folgt üblicherweise derart, dass die Längsachse der Disper¬ gierdüse (n) 10 horizontal ausgerichtet wird. Das Gehäuse 101 weist einen zylindrischen Gehäuseabschnitt 101a auf, an des¬ sen unterem Ende optional eine Begasungsanordnung 103 angeordnet ist.
Innerhalb der Flotationskammer 102 befindet sich eine Schaumrinne 104 mit Stutzen 105 zum Austragen des gebildeten
Schaumproduktes. Die Oberkante der Außenwandung des Gehäuses 101 befindet sich oberhalb der Oberkante der Schaumrinne 104, wodurch ein Überlauf des Schaumproduktes über die Oberkante des Gehäuses 101 ausgeschlossen ist. Das Gehäuse 101 weist weiterhin eine Bodenaustragsöffnung 106 auf. Partikel der Suspension 6' , die beispielsweise mit einer nicht ausreichend hydrophobierten Oberfläche versehen sind oder nicht mit einem Gasbläschen kollidiert sind, sowie hydrophile Partikel sinken in Richtung der Bodenaustragsöffnung 106 ab und werden ausgetragen. Das Schaumprodukt gelangt aus der Flotationskammer 102 in die Schaumrinne 104 und wird über die Stutzen 105 ab¬ geführt und gegebenenfalls eingedickt.
Der Einbau von erfindungsgemäßen Dispergierdüsen 1,1', über welche hier lediglich Gas 7 in die Flotationskammer 102 ein- getragen wird, das mit bereits in der Flotationskammer 102 vorhandener Suspension 6' dispergiert wird, erfolgt hier vorzugsweise derart, dass die Längsmittelachse 9 der Dispergier- düse 1, 1' horizontal ausgerichtet wird. Aber auch eine An¬ ordnung erfindungsgemäßer Dispergierdüsen 1,1' an der Flota- tionsmaschine 100 in einem Winkel der Längsmittelache 9 zur Horizontalen ist möglich.
Mittels der optionalen Begasungseinrichtung 103, welche an eine Gaszuführung 103a angeschlossen ist, wird in den zylind- rischen Gehäuseabschnitt 101a optional zusätzliches Gas 7 eingeblasen, so dass weitere hydrophobe Partikel daran gebun¬ den werden und aufsteigen. Im Idealfall sinken vor allem die hydrophilen Partikel weiter ab und werden über die Bodenaustragsöffnung 106 ausgeschleust.
Durch Einsatz mindestens einer erfindungsgemäßen Dispergier- düse 1, 1', mit beispielsweise gekrümmtem Diffusor, in der Flotationsmaschine 100 wird die Dispergierung von Suspension 6' und Gas 7 noch verbessert und damit die Kollisionswahr- scheinlichkeit zwischen einem Gasbläschen und einem aus der Suspension 6' abzutrennenden Partikel erhöht. In Folge sind erhöhte Abscheideraten und ein optimales Schaumprodukt er¬ zielbar. Eine gekrümmte Bauform der Mischanordnung 3 insgesamt ist platzsparend und daher optimal auch im Inneren einer Flotationskammer mit geringem Durchmesser einsetzbar.
Der Einsatz einer erfindungsgemäßen Dispergierdüse ist jedoch nicht auf eine Flotationsmaschine allgemein oder eine Flota- tionsmaschine mit einem Aufbau gemäß FIG 5 begrenzt. Eine er¬ findungsgemäße Dispergierdüse kann in Flotationsanlagen jeg¬ lichen Aufbaus oder Anlagen eingesetzt werden, bei denen mindestens ein Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere Suspensi- on, fein und gleichmäßig verteilt werden soll. Selbstver¬ ständlich kann die erfindungsgemäße Dispergierdüse somit un¬ abhängig von einer bevorzugten Anwendung bei Flotationsmaschinen auch zur Begasung von Wasser, Abwasser, Prozesswasser usw. eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Dispergierdüse (1,1') zum Dispergieren einer Flüssigkeit
(6) , insbesondere Suspension (6'), mit weiterhin mindestens einem Gas (7), umfassend eine Gaszuführdüse (2) und eine rohrförmige Mischanordnung (3) , die einen Eintrittbereich für das mindestens eine Gas (7) und die Flüssigkeit (6) und einen Austrittsbereich (la) für ein aus dem mindestens einen Gas
(7) und der Flüssigkeit (6) gebildetes Gas-Flüssigkeits- Gemisch (8) aufweist, wobei die Mischanordnung (3) sich an die Gaszuführdüse (2) anschließt, wobei die Gaszuführdüse (2) sich in Richtung der Mischanordnung (3) verjüngt und in deren Eintrittsbereich mündet, wobei die Mischanordnung (3) im Eintrittsbereich mindestens eine Ansaugöffnung (4) für die Flüs- sigkeit (6) aufweist, wobei ein Verhältnis eines Durchmessers DG einer Gasaustrittsöffnung (2a) der Gaszuführdüse (2) und eines Innendurchmessers DM der Mischanordnung (3) im Ein¬ trittsbereich im Bereich von 1:3 bis 1:5 liegt, und wobei der Gaszuführdüse (2) mindestens ein Gasregelventil zur Dosierung einer Gasmenge des der Flüssigkeit (6) zuzuführenden mindes¬ tens einen Gases (7) zugeordnet ist.
2. Dispergierdüse nach Anspruch 1, wobei die Mischanordnung (3) ausgehend von der Gaszuführdüse (2) nacheinander in eine Mischkammer (3a) , welche den Eintrittsbereich umfasst, ein Mischrohr (3b) und weiterhin einen Diffusor (3c) , dessen Dif- fusordurchmesser sich ausgehend vom Mischrohr (3b) erweitert und welcher den Austrittsbereich (la) umfasst, unterteilt ist .
3. Dispergierdüse nach Anspruch 1, wobei die Mischanordnung (3) ausgehend von der Gaszuführdüse (2) nacheinander in ein Mischrohr (3b) , welches den Eintrittsbereich umfasst, und weiterhin einen Diffusor (3c) , dessen Diffusordurchmesser sich ausgehend vom Mischrohr (3b) erweitert und welcher den Austrittsbereich (la) umfasst, unterteilt ist.
4. Dispergierdüse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei ein Verhältnis eines Durchmessers DMR einer Mischrohrein- trittsöffnung des Mischrohrs und einer Länge LMR des Mischrohrs im Bereich von 1:3 bis 1:8 liegt.
5. Dispergierdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Eintrittsbereich mindestens eine Anzahl N > 3, insbesondere N > 8, an Ansaugöffnungen (4) aufweist.
6. Dispergierdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ansaugöffnung (en) (4) senkrecht oder in einem Winkel zu einer Längsmittelachse (9) der Dispergierdüse (1,1') angeord¬ net ist/sind.
7. Dispergierdüse nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Ansaugöffnungen (4) in einem gleichmäßigen Abstand voneinander auf mindestens einer Kreisbahn um die Längsmit¬ telachse (9) der Dispergierdüse (1,1') zentriert angeordnet sind .
8. Dispergierdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die sich in Richtung der Mischanordnung (3) verjüngende Gaszuführdüse (2) eine Innenwandung aufweist, die in einem Win¬ kel im Bereich von 3 bis 15°, insbesondere in einem Winkel im Bereich von 4 bis 6°, zur Längsmittelachse (9) der
Dispergierdüse (1,1') ausgerichtet ist.
9. Verfahren zum Betreiben einer Dispergierdüse (1,1') nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei über die Gaszuführdüse (2) mindestens ein Gas (7) in die Mischanordnung (3) eingeleitet wird, wobei über die mindestens eine Ansaugöffnung (4) Flüs¬ sigkeit (6), insbesondere Suspension (6'), ins Innere der Mischanordnung (3) angesaugt wird, wobei in der Mischanord¬ nung (3) ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch (8) gebildet wird und wobei eine Gaszufuhr über die Gaszuführdüse (2) derart er¬ folgt, dass das mindestens eine Gas (7) an einer Gasaus¬ trittsöffnung (2a) der Gaszuführdüse (2) mit einer Impuls¬ stromdichte im Bereich von 5*103 bis 5*104 kg/ (m*s2) vorliegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsstromdichte im Bereich von 1*104 bis 5*104 kg/ (m*s2) liegt.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsstromdichte im Bereich von 3*104 bis 5*104 kg/ (m*s2) liegt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Mischanordnung (3) ein Mischrohr (3b) umfasst, wobei für das Gas-Flüssigkeits-Gemisch (8) an einer Mischrohraustritts- öffnung (5) eine Scherrate im Bereich von 500 bis 5000 1/s, insbesondere von 1000 bis 1500 1/s vorliegt.
13. Flotationsmaschine (100) umfassend mindestens eine
Dispergierdüse (1,1') nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
14. Flotationsmaschine nach Anspruch 13, wobei die Flotati¬ onsmaschine (100) ein Gehäuse (101) mit einer Flotationskam- mer (102) umfasst, in welche die mindestens eine Dispergier¬ düse (1,1') mündet.
15. Flotationsmaschine nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Mischanordnung (3) inklusive der mindestens einen Ansaugöff- nung (4) in der Flotationskammer (102) angeordnet ist.
16. Verfahren zum Betreiben einer Flotationsmaschine (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Flotationskammer (102) mit Flüssigkeit (6), insbesondere Suspension (6'), gefüllt wird derart, dass sich die mindestens eine Ansaugöff¬ nung (4) der mindestens einen Dispergierdüse (1) unter einer von der Flüssigkeit (6), insbesondere Suspension (6'), gebil¬ deten Oberfläche befindet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei
die mindestens eine Dispergierdüse (1,1') gemäß einem Verfah¬ ren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 betrieben wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17,
wobei die Flotationskammer (102) mit einer Suspension (6') mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 30 bis 60% befüllt wird .
19. Verwendung einer Flotationsmaschine (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15 zum Absondern eines Erzes von Gangart.
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