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Flotationszelle Die Erfindung bezieht sich auf eine FI Otationszelle
mit mindestens einer darin ausmündenden Injektordüse.
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Bei bekannten Flotationszellen dieser Art wird die Injektordüse mit
unter Druck- stehender Trübe beschickt, wodurch sich ein starker Verschleiß an der
Injektordüse ergibt. Dieser Verschleiß kann dabei unter Einhaltung annehmbarer Dürchsatzleistungen
nur bei einer verhältnismäßig großen Durchirittsöffnung der Injektordüse und Betrieb
bei verhältnismäßig niedrigem Druck in tragbaren Grenzen gdhalten werden. Ein guter
Wirkungsgrad von inj.ektordüsen ergibt sich jedoch nur, wenn diese bei kleineu Durchtrittsöffnungen
mit verhältnismäßig hohen Drücken betrieben werden. Außerdem ergeben sich bei den
bekannten Flotationszellen mit Injektordüse in dem nachgeschalteten Diffusor Wirbelbildungen,
weil die Abmessungen des Diffusors nicht den schwankenden Durchsatzmengen angepaßt
weiden können und im übrigen auch schon geringe Ungenauigkeiten in der Bearbeitung
des Diffusors Wirbel verursachen können. Außerdem ist bereits eine Plotationszelle
bekannt, der Reinwasser durch eine Druckleitung zugetührt wird, an die eine Luftansaugung
angeschlossen ist. Zwar treten hierbei die erwähnten Schwierigkeiten hinsichtlich
des Verschleißes nicht auf, da die Druckleitung feststofffidies Reinwasser führt,
jedoch liegt hier keine Injektorwirkung vor, so daß nur eine verhältnismäßig geringe
Luftmenge mit einem schlechten Wirkung§grad angesaugt wird (Aufbereitungs-Technik,
H. 10, 1964, S. 532 bis 543).
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Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Flotationszellen
zu beseitigen, und besteht bei einer Flotationszelle der eingangs genannten Art
darin, daß mindestens eine Injektordüse -in an sich bekannter Weise an eine Druckleitung
für Reinwässer angeschlossen ist und daß zwischen der Mündung der Injektordüse und
dem in Strömungsrichtung folgenden Diffusor eine Luftansäugung und ein 22auf für
Stabilisierungsflüssigkeit angeschlossen sind, die. die Einströmöffnung des Diffusors
überströmt, wobei die das aufzubereitende Rohgut enthaltende Trübe - in Strömungsrichtung
gesehen - nach dem Diffusor in die Flotationszelle eingeleitet wird. Die
die Einströmöffnung des Diffusors überströmende Stabilisierungsflüssigkeit bewirkt
dabei insbesondere die Unterdrückung einer Wirbelbildung in dem Diffusor und damit
eine erhebliche Erhöhung der angesaugten Luftra,enge im Verhältnis zur durchgesetzten
Menge an Reinwasser.
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Zweckmäßigerweise wird das Reinwasser durch die Druckleitung mit eine
-in Druck von mehr als 5 atü zugeführt, wobei die Wahl des Druckes -auch
unter Berücksichtigung d er über der Injektördüsä st#henden Flüssigkeitssäule
zu erfolgen hat.
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Die Stabilisierungsflüssigkeit kann eine Trübe ge-
ringer Feststoffkonzentration
sein, so daß eine häufig unerw-üiischte undzii weit gehende Verminderung der Feststoffkönzentration
in der lzlotationszelle vermieden wird. Schädliche Auswirkungen der Stabilisierungsflügsigkeit
auf den Di4ffugö# sind dabei kaum zu befürchten, da di# Ströffiungsgeschwiiidligkeit
in dein Diffusor bereits erheblich geringer ist als in der Injektordüse. Zur Verbessetulig
der §tabilität der Dispergierung der ängesaugten Luft kann da§ Reinwasser und/öder
die StäbilisierungsflüssIgkeit einen Schäuffier enthalten.
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Innerhalb der Flotatiönsielle nach der Erfindung kann die Anordnung
so gewählt werden, daß die Einleitung der Rohäut enthaltenden Trübe in der
Flötationszelle zumindest annähernd parallel oder taugential zu der Ausströmung
des Diffusors ausmündet. Dadurch ergibt -sich ein verhältnismäßig langer gemeinsamer
Bewegungsweg der Trübe und des aus dem Diffusor aufgestoßenen Flüssigkeits-Luft-Gemisches,
auf dem sich der im Schaum auszutragende Anteil des Rohgutes an den Luftbläschen
anlagern kann. Eine Ausführungsmöglichkeit für eine derartige Anordnung besteht
darin, daß die Ausströmöffriung des Diffusors von einer ringförmigen Einleitungsöffnung
für die Rohgut enthaltende Trübe umgeben ist.
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Eine andere Möglichkeit für die Anordnung in der Flotätiönsielle nach
der Erfindung besteht darin, daß die Einleitung der Rohgut enthaltenden Trübe in
der Flotationszelle zumindest annähernd koaxial und entgegengesetzt
zur
Ausströmung des Diffusors ausmündet. Dadurch wird das Rohgut stoßartig mit den Luftbläschen
in Berührung gebracht und eine rasche Anlagerung des im Schaum auszutragenden Anteils
des Rohgutes an die Luftbläschen begünstigt. Eine Ausführungsmöglichkeit für eine
solche Anordnung besteht darin, daß Injektordüse und Diffusor zentral vertikal aufwärts
und die Einleitungsöffnung für die Rohgut enthaltende Trübe zentral vertikal abwärts
gerichtet sind, wobei am Boden der Flotationszelle eine Austragöffnung vorgesehen
ist.
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Eine Verbesserung der Luftansaugung und des Zulaufes der Stabilisierungsflüssigkeit
läßt sich bei der Flotationszelle nach der Erfindung dadurch erzielen, daß zwischen
der Injektordüse und dem Diffusor ein sich in Strömungsrichtung verengender hohler
Leitkonus mit Ausströraöffnung an der Spitze angeordnet ist, wobei - in Strömungsrichtung
gesehen - vor dem Leitkonus die Luftansaugung und nach dem Leitkonus der
Zulauf für Stabilisierungsflüssigkeit angeschlossen sind. Diese Ausführung ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn das Reinwasser unter einem besonders hohen Druck durch die
Druckleitung zugeführt werden muß, wie dies insbesondere der Fall ist, wenn eine
hohe Flüssigkeitssäule über der Injektordüse steht. Außerdem kann hierbei auch .die
Zuführung der angesaugten Luft und der zulaufenden Stabilisierungsflüssigkeit unter
erhöhtem Druck erfolgen.
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Bei der Flotationszelle nach der Erfindung ist es zweckmäßig, mehrere
Injektordüsen mit geringem Austrittsdurchmesser in Parallelschaltung in einem einheitlichen
Düsenkopf anzuordnen. Dadurch lassen ,sich auch bei Flotationszellen mit größeren
Durchsatzleistungen die verhältnismäßig günstigen Wirkungsgrade von Injektordüsen
mit geringem Austrittsdurchmesser erzielen. Ähnliche Vorteile ergeben sich bei der
Flotationszelle nach der Erfindung durch Anwendung einer Injektordüse mit kreisringförmiger
Durchtrittsöffnung. Bei diesen beiden Ausführungen der Injektordüsen kann ein einziger
Diffusor mit kreisförmiger oder kreisringförmiger Durchtrittsöffnung vorgesehen
werden. Mehrere in einem einheitlichen Düsenkopf in Parallelschaltung angeordnete
Injektordüsen mit geringem Austrittsdurchmesser können erfindungsgemäß eine derartige
Lage zueinander haben, daß die Eintrittsöffnungen der Injektordüsen in dem Düsenkopf
sich gegenseitig überschneiden, so daß sich kleine Gesamtabmessungen des Düsenkopfes
ergeben.
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Wenn die Injektordüse und der Diffusor kreisringförmige Durchtrittsöffnungen
aufweisen, ist es zur Verbesserung des Zulaufes der Stabilisierungsflüssigkeit und
gegebenenfalls der Luftansaugung zweckmäßig, die dem Düsenkopf zugewandte Fläche
des Diffusors zentral mit Stabilisierungsflüssigkeit zu beaufschlagen und gegebenenfalls
dort eine zusätzliche Luftansaugung vorzusehen. Dadurch wird insbesondere eine gute
überströmung der inneren Kante der Einströraöffnung des Diffusors erreicht.
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Eine weitere Verbesserung der Flotationszelle nach der Erfindung,
und zwar bezüglich der zugeführten Luftmenge, läßt sich noch dadurch erzielen, daß
in die Druckleitung für Reinwasser ein Druckbehälter eingeschaltet ist, der teilweise
mit Druckluft gefüllt ist. Unter dem hier herrschenden erhöhten Druck kann das Reinwasser
in dem Druckbehälter bereits eine erhebliche Menge an Luft aufnehmen. An Stelle
von Luft kann in die Flotationszelle nach der Erfindung erforderlichenfalls durch
die Luftansaugung und/oder in dem Druckbehälter auch ein anderes Gas zugeführt werden.
Das Gas, z. B. Luft, kann auch zwecks Erhöhung der Temperatur in der Flotationszelle
mit erheblich erhöhter Temperatur zugeführt werden.
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In der Zeichnung sind als Ausführungsbeispiele für die Erfindung verschiedene
Flotationszellen nach der Erfindung und Teile solcher in vertikalen Mittelschnitten
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 eine Flotationszelle mit vertikal aufwärts
gerichteter Injektordüse und ringförmiger Einleitungsöffnung für die Rohgut enthaltende
Trübe, F i g. 2 eine Flotationszelle mit vertikal abwärts gerichteter Injektordüse
und vertikal aufwärts gerichteter Einleitung der Rohgut enthaltenden Trübe, F i
g. 3 eine Flotationszelle mit vertikal aufwärts gerichteter Injektordüse
und vertikal abwärts gerichteter Einleitung für die Rohgut enthaltende Trübe, F
i g. 4 eine Injektordüse mit in Strömungsrichtung nachgeschaltetem Leitkonus
und in die Druckleitung für Reinwasser eingeschaltetem Druckbehälter, F i
g. 5 einen Düsenkopf mit mehreren Injektordüsen, denen in Strömungsrichtung
ein einziger Diffusor mit kreisförmiger Durchtrittsöffnung nachgeschaltet ist, F
i g. 6 einen Düsenkopf mit mehreren Injektordüsen, denen in Strömungsrichtung
ein einziger Diffusor mit kreisringförmiger Durchtrittsöffnung nachgeschaltet ist,
Fig. 7 eine Injektordüse mit kreisringförmiger Durchtrittsöffnung, der in
Strömungsrichtung ein Diffusor mit kreisringförmiger Durchtrittsöffnung nachgeschaltet
ist.
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Die Flotationszelle weist einen Behandlungsraum 1
und zwei an
gegenüberliegenden Seiten mittels Überläufen daran angeschlossene Trennwände 2 auf,
die ihrerseits mit überläufen für den Austrag des Schaumes versehen sind. über dem
Behandlungsraum 1
und den Trennräumen 2 sind Brausen für das Auswaschen des
Schaumes angeordnet. Der Injektordüse 3 wird Reinwasser durch die Druckleitung
8 zugeführt, das durch die Mündung 9 der Injektordüse 3
in den
Mischraum 4 ausströmt, an den die Luftansaugung 6 angeschlossen ist. Vor
der Einströmöffnung 10 des Diffusors 5, dessen Ausströmöffnung
11 in den Behandlungsraum 1 ausmündet, ist der Zulauf 7 für
Stabilisierungsflüssigkeit angeschlossen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die Ausströraöffnung
11 des Diffusors 5 von einer ringförmigen Einleitungsöffnung 12 für
die Rohgut enthaltende Trübe umgeben, die durch ein Rohr 13 und einen konischen
Verteilungsraum 14 zuströmt. In dem Behandlungsraum 1 ist zentral über der
Einleitungsöffnung 12 ein ausdehnbarer Körper 15 an Halterungen
16 befestigt, der zur Steuerung der Aufströmgeschwindigkeit in dem Behandlungsraum
1
dient. An den Trennräumen 2 sind unten Austragöffnungen 17 für Trübe
vorgesehen, die gegebenenfalls repetiert werden kann, was bei entsprechendei Verdünnung
auch durch Zugabe dieser Trübe als Stabilisierungsflüssigkeit geschehen kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 liegt dei vertikal
abwärts gerichteten Injektordüse 3 mit nachgeschaltetem Diffusor
5 im Boden des Behandlungsraumes 1 die Einleitungsöffnung
18 für die Rohgut enthaltende Trübe gegenüber, die durch eine Pumpe
19
zugeführt wird. Der letzte Abschnitt der Druckleitung 8 für Reinwasser ist
von einem ausdehnbaren Körper 20 umgeben. Durch die Austragöffnungen 21 an den unteren
Enden der Trennräume 2 wird aus diesen Trübe abgezogen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist die Einleitungsöffnung
22 für die Rohgut enthaltende Trübe vertikal abwärts und der Injektordüse
3 mit nachgeschaltetem Diffusor 5 entgegengerichtet. Die Einleitungsöffnung
22 kann höhenveränderlich in dem Behandlungsraum 1 angeordnet sein. Die Trennräume
2 sind an ihrem unteren Ende mit Austragöffnungen 23 für Trübe versehen;
am Boden der Flotationszelle ist eine weitere Austragöffnung 24 für den in dem Behandlungsraum
1 zurückbleibenden Anteil des Rohgutes vorgesehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist zwischen der
Inj ektordüse 3 und dem Diffusor 5 ein hohler Leitkonus
25 angeordnet, der mit seiner Innenfläche das in dem Mischraum 4 gebildete
Luft-Wasser-Gemenge und mit seiner Außenfläche die Stabilisierungsflüssigkeit führt.
In die zu der Injektordüse 3 führende Druckleitung 8 für Reinwasser
ist ein Druckbehälter 26 eingeschaltet, der in seinem oberen Teil einen Druckluftanschluß
27 und einen Druckwasseranschluß 28 aufweist, wobei die Mündung des
letzteren aufwärts gegen die Innenwand des Druckbehälters 26 gerichtet ist.
Das in dem Druckbehälter 26 mit Luft angereicherte Druckwasser gelangt durch
eine Austrittsöffnung 29 im unteren Teil des Druckbehälters 26 in
die Druckleitung 8.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 sind in einem einheitlichen
Düsenkopf 30 mehrere Injektordüsen 3 mit geringem Austrittsdurchmesser
in Parallelsch-altung angeordnet. Unterhalb des Düsenkopfes 30 ist ein einziger
Diffusor 5 für sämtliche Injektordüsen 3 mit einer einzigen kreisförmigen
Einströmöffnung 10 und ebensolcher Durchtrittsöffnung angeordnet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 sind in einem Düsenkopf
31 mehrere Injektordüsen 3 angeordnet, deren Achsen auf einem Kreis
liegen. An dem Mittelstück des Düsenkopfes 31 ist über einen Steg
32 das Mittelstück 33 des einzigen Diffusors 5
für sämtliche
Injektordüsen 3 befestigt, wobei der Diffusor 5 eine kreisringförmige
Einströmöffnung 10
und eine ebensolche Durchtrittsöffnung aufweist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 ist eine einzige
Injektordüse 3 mit kreisringförmiger Durchtrittsöffnung und ebensolcher Mündung
9 vorgesehen, der ein einziger Diffusor 5 mit kreisringförmiger Einströmöffnung
10 und ebensolcher Durchtrittsöffnung gegenüberliegt. Die dem Düsenkopf 34
zugewandte Fläche des Mittelstücks 35 des Diffusors 5 wird mittels
eines durch den Düsenkopf 34 geführten Rohres 36 mit Stabilisierungsflüssigkeit
beaufschlagt, wobei das Rohr 36 gleichzeitig das Mittelstück 35 des
Diffusors 5 trägt. Das Rohr 36 ist im Bereich des Düsenkopfes 34 konzentrisch
von einem weiteren Rohr 37
umgeben, das als zusätzliche Luftansaugung zu dem
Mischraum 4 und gleichzeitig als Befestigung für das Mittelstück 38 des Düsenkopfes
34 dient.