DE1782158A1 - Zur Bereitung und Einfuehrung von Gasblasen in eine Truebe dienende Vorrichtung - Google Patents

Description

• "Zur Bereitung und Einführung von Gasblasen in eine Trübe dienende Vorrichtung" Die Erfindung betrifft eine zur Bereitung und Binfünrung von Gasblasen in eine Trübe mit Partikeln, die in zu den Gusblasen aktive Oberflächen besitzen, dienende Vorrichtung, die us einem Gas, insbesondere Luft, einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser und einem oberflächenaktiven Mittel einen stabilen Schaum erzeugt. ei einer großen Zahl von technologischen Prozessen, zum eioi)iel in der Chemie, etwa bei der Sulfidierung oxydischer Mineralien, Über auch in der Aubereitung, insbesondere der Flotation, dienen @@ so erzeugte Schäume der Einwirkung der Luft bzw. des Gases 5 auf die Oberfläche der Partikel. Bei diese Vorgängen spielt deshalb die größe der Blasen des Schaumes fur die Effektivität des betreffenden Prozesses eine entscheidende Rolle.
• Es ist bekannt, in eine Flüssigkeit oder eine Trübe Mit Hilfe von Rülirwerken oder anderen mechanischen Vorrichtungen luft oder andere Gase einzuschlagen, um dadurch Schaum zu erzeugen. Es ist auch bekannt, bereits vorhandene Gasblasen in einer Flüssigkeit oder Trübe durch solche Vorrichtungen zu dispergieren. Die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels dient dann zur Stabilisierung des Schaumes. Än solchen Vorrichtungen sind der Beträchtliche Energieaufwand und die Tatsache nachteilig, daß sich der Bläschendurchmesser nur in geringen Grenzen und nur durch Energieänderungen einstellen läJ3t Energieänderungen führen jedoch dazu, da# sich die Strömungsverhältnisse ändern. Dann wird das Spektrum der verschied@@n Bläschendurchmesser sehr breit und es ergeben sich nicht reproduzierbare Werte.
• Es ist auch b@kannt, Gas oder Luft durch poröse Stoffe oder lnjektorddsen strömen zu lassen. Bei der Injektordüse wird durch Erzeugung eines Unterdruckes Luft oder Gas aus der Umgebung mitgerissen. Wenn mit einer solchen Injektordüse Schaum erzeugt werden soll, fUhrt dies zu einem Prozeß ton außerordentlicher Empfindlichkeit. Das ergibt sich daraus, daß ein bestimmtes Flüssigkeits-Gas-Verhältnis eingehalten werden nuß, was die Einhaltung bestimmter Strömuns- und Druckverhältnisse erforderlich macht. Dabei ergeben sich sehr große Flüssigkeitsmengen und hohe Ströniungsgeschwindigkeiten, die einen nachgeschalteten Diffusor erforderlich machen. Das Gemisch aus Gasblasen und Flüssigkeit durchströmt ein solches System mit hoher Durbulenz ; das macht im Ergebnis eine Kontrolle der Bläschengröße umnöglich.
• Der Erfindung liegt als technisches Problem die Schaffung einer Vorrichtung zugrunde, die mit hinreichender Genauigkeit die Einstellung und Einhaltung eines bestimmten, im Ubrigen aber verhältnismäßig geringen Durchmessers der Bläschen in einem stabilen Schaum ermöglicht.
• Im Grundsatz wird dieses Problem erfindungsgemä# dadurch gelöst, daß zur Schaumerzeugung eine Kapillare dient, welche wenigstens drei aneinander anschließende Bereiche unterschiedlicher Durchmesser aufweist, die eigene Anschlüsse besitzen, wobei der Anschluß des Kapillarbereiches mit dem geringsten Durchmesser das Gas, der Anschluß des folgende im Durchmesser größeren Kapillarbereichs das oberflächenaktive Mittel und der nachfolgende Anschluß Flüssigkeit ieweils in bestimmter und gleichbleibender Menge führen.
• Bei einer solchen Vorrichtung verläßt die vollständige Blase, die einen Kern aus Gas, ein diesen umgebendes Häutchen aus dem Schäumer und eine äußere I1olektilschicht der Flüssigkeit aufweist, die Kapillare und gelangt in die Trübe. Das hat gegenüber der bisher praktizierten Bildung der Blasen in der Trübe den Vorteil einer stabilen Blasengröße durch Vermeidung von Koaleszenserscheinungen. Tatsächlich bildet sich in den Kapillaren ein Blasenzylinder aus Gas und Schäunier, der dann von der Flüssigkeit umhüllt wird, wobei die Größe der nach dem Austritt entstehenden Blase durch die Einhaltung der gegebenen Mengen an Luft, oberflächenaktivem mittel und Flüssigkeit konstant gehalten wird.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ergeben die aneinander anschließenden Kapillarbereiche durch Auswahl bestimmter Werkstoffe eine abfallende Oleophobie bzw. Hydrophobie, d.h. durch die I5aterialauswahl wird eine Polarisation des oberflachenaktiven Mittelse zsur Bildung eines Schäumerhäutchens an der Grenzfläche Gas-Flüssigkeit begünstigt.
• Das Abschnüren der Blasen läßt sich dadurch erleichtern, daß die Kapillarbereiche verschiedener Durchmesser unter Bildung ringförmiger Zugänge für die Anschlüsse im Abstand voneinandep, jedoch miteinander fluchtend angeordnet sind. Das hat gleichzeitig den Vorteil, daß das oberflächenaktive Mittel und die Flüssigkeit an die Innenfläche der Kapillare geleitet werden und so deren richtige Zuordnung zum Gaskern der Blase begünstigt wird. An der erfindungsgemä#en Vorrichtung können Mittel verxirklicht werden, um die Ablosung der Blasen aus der Kapillare zu erleichtern. Dazu wird der Vorrichtung eine der Durchflu#geschwindigkeit durch die Kapillare entsprechende Schwingung aufgeprägt.
• Für technischen Anlagen werden naturgemäß eine Mehrzahl von Kapillaren benötigt, um die erforderlichen Schaumengen zur Verfttgung stellen zu können. Für diesen Zweck empfiehlt die Erfindung eine Mehrzahl von Kapillaren auf einem oder mehreren konzentrischen Teilkreisen anzuordnen, und diese axial in einen im Zentrum des Teilkreises geführten Trübestrom münden zu lassen.
• Daraus ergibt sich eine Art Düsenkopf mit einer Düse, die einen etwa doppelt konischen Einsatz und einen Anschluß zur axialen Zuführung der Trübe aufweist) sowie mit einem Kranz von Kapillaren versehen ist, deren Mündung an der Basis beider Konen liegt. Diese Düse hat Anschlüsse für Gas, Flüssigkeit und oberflächenaktives Mittel, wobei den Anschlüssen Jeweils Ringkan@äl@ zugeordnet sind, in die die verschiedenen Durchmesser aufweisenden Kapillarbereiche münden.
• Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert; die Zeichnung zeigt im Längsechnitt ein Beispiel für den zuletzt erwähnten Düsen@opf.
• Die Vorrichtung sitzt am Ende eines Rohres 1, das von einer Trübe in Richtung des angegebenen Pfeiles durchströmt wird.
• Die Trübe führt Partikel, welche zu den Gasblasen eines stabilen Schaumes aktive Oberflächen aufweisen. Das Rohr hat einen Anschluß flansch 2 zur Anbringung der nachfolgend näher erläuterten Düse 3.
• Im Zentrum der Düse sitzt ein doppelt konischer Rinsats 4.
• Dadurch wird der Trübe strom zunächst auseinandergelenkt und strömt an seiner breitesten Stell* an einem erweiterten Teil 5 vorbei, welcher aul zwei Teilkreisen 6 bzw. 7 Jeweils eine Mehrzahl von konzentrisch angeordneten lapillaröffnungen trägt.
• Die Kapillaren sind unter sich gleich ausgebildet, sodaß nachfolgend nur eine der Kapillaren naher erläutert zu werden braucht.
• Jede Kapillare besitzt drei Teilbereiqhe 8, 9, 10. Die Teilbereiche unterscheiden sich voneilanaer durch ihrb Durchnesser. Jeder Teilbereich weist im übrigen je einen Anschluß auf.
• Der Abschlu# für den Teilbereich 8 besteht aus einem Ringkanal 11, der aus einem Rohrstutzen 12 mit Zuft oder einem anderen Gas beaufschlagt wird. Die Strömungsrichtung des Gases ist durch einen Pfeil angegeben.
• Der anschließende und im Durchmesser größere Teilbereich 9 der Kapillare besitzt seinerseits einen Anschluß 13 in Gestalt eines Ringkanals, der von einem Rohrstutzen 15 mit einen oberflächenaktiven Mittel, z.B, mit Öl beaufschlagt wird. Das iiittel gelangt an die Innenseite des Teilbereiches 9 durch den ringförmigen Abstand zwischen dem Ende des Teilbereiches 8 und dem Anfang des Teilbereiches 9.
• Der dritte Teilbereich 10 erhält Wasser oder eine andere Flüssigkeit aus einem Rohr 16 über einen Kanal 17 in einem Anschluß 18, der seinerseits ringkanalartig ausgebildet ist.
• Auch hier gelangt die Flüssigkeit durch den ringförmigen Abstand zwischen den Teilbereichen 9 und 10.
• Es ist hiernach ersichtlich, daß die ringkanalartagen Anschlüsse 11, 13 und 18 gleichzeitig die Versorgung einer Vielzahl von Kapillaren, deren Öffnungen auf an eilkreisen 6 und F angeordnet sind, jeweils mit den drei Komponenten zur Erzeugung eines stabilen Schaumes ermöglichen. Dabei handelt es sich um ein Gas, beispielsweise Ruft, um eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und um ein oberflächenaktives Mittel, im dargestellten Ausführuugsbeispiel um Öl.
• Durch nicht dargestellte Vorrichtungen werden diese drei Komponenten in dosiert er und gleichbleibender Menge den Anschlüssen zugeführt.
• Die Kapillaröffnungen befinden sich in Kunststoffzylindern, die in entsprechende Bohrungen eingesetzt sind. Dadurch lassen sich Oleophobie und Hydrophobie beeinflussen. Die Schaumbläschen treten an den Teilkreisen e und w der Bohrungen aus und gelangen in den Trübe strom, dessen Volumen sich entsprechend vergrößert. Deshalb weist der Teilbereich 20 des lüsenkopfes größere Strömungsquerschnitte auf als der Teilbereich 21. Die Vorrichtung besitzt im übrigen einen Abschlußflansch 22, an den sich ein Rohr 23 anflanschen läßt, das die Trübe mit dem in ihr verteilten Schaum abführt.
• Handelt es sich um die Flotation, so kann die Trübe in eine übliche Flotationszelle von oben nach unten zugeführt werden und tritt mit dem erzeugten Schaum im Tiefsten der Flotationszelle aus dem Rohr 23 aus.
• Nicht dargestellt sind Vorrichtungen, welche geeignet sind, dem Düsenkopf eine Schwingung aufzuprägen, welche der Durchfl@@geschwindigkeit durch die Kapillaren entspricht. Dadurch laBt sich das Ablosen der Schaumbläschen an den Enden der Kapillaren erleichtern.
• Patentansprüche:

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Zur Bereitung und Einführung in eine Trtlbe mit Partikeln, die zu den Gasblasen aktive Oberflächen besitzen, dienende Vorrichtung, die aus einem Gas, insbesondere Luft, einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und einem oberflüchenaktiven Mittel einen stabilen Schaum erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaumerzeugung eine Eapillare dient, welche wenigstens drei aneinander anschliessende Bereiche (8 - 10) unterschiedlicher Durchmesser aufweist, die eigene Anschlüsse (11, 13, 18) besitzen, wobei der Äiwchluß (11) des Kapillarbereiches (8) mit dem geringsten Durchmesser das Gas, der Anschluß (13) des folgenden im Durchmesser größeren Kapillarbereiches (9) das oberflächenaktive Mittel und der nachfolgende Anschluß (18) die Flüssigkeit jeweils in bestimmter und gleichbleibender Menge führen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anschließenden Kapillarberelche durch Werkstoffwahl eine unterschieldliche Oleophobie bzw. Eydrophobie ergeben.
3. 3. Vorrichtung nach Aspruch 1 und gegebenenfalls Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarbereiche verschiedener Durchmesser unter 3ildung ringförmiger Zunge fflir die Anschlüsse im Abstand voneinander, Jedoch miteinander fluchtend angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine der Durchflußgeschwindigkeit durch die Kapillare entsprechende Schwingung aufgeprägt ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und wenigstens einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kapillaren auf einem oder mehreren konsentrischen Teilkreisen (@, @) angeordnet sind und axial in einen im Zentrum der Teilkreise geführten Trübestrom minden.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Düse mit einem etwa doppelt konischen Einsatz (4) und einem Anschluß (1) zur axialen ZuFUhrung der Trübe sowie einem Kranz von Kapillaren, deren Mündungen an der 3asis beider Konen liegen und durch Anschlüsse (12, 15, 16) für das oberflächenaktive Nittel, für das Gas und die Pltlssigkeit, denen Jeweils Ringkanäle zugeordnet sind, in die die vorschiedeneh Durchmesser in einen Kapillarbereich münden. L e e r s e i t e