DE3008250C2

DE3008250C2 - Rührwerks-Flotationszelle

Info

Publication number: DE3008250C2
Application number: DE3008250A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Sapporo Takakuwa
Original assignee: Nagata Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Nagata Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1979-03-03
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1983-01-20
Also published as: CA1130018A; JPS5717586B2; US4290886A; AU5594180A; JPS55116454A; DE3008250A1; AU513557B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Rübn^erks-Flotationszelle, in welcher das Rührwerk in einem oberen zylindrischen Rohr und einem hiervon vertikal beabstandeten koaxialen unteren zylindrischen Rohr angeordnet ist. wobei in diesem Abstandsbereich ein Flügelrad vorgesehen ist. welches eine horizontale Platte aufweist, die auf der Ober- und Unterseite Flügel trägt, und mit einem Einlaß und einem von ihm und vom ,m Boden der Zelle im Abstand angeordneten Auslaß. Eine solche Flotationszelle wird beispielsweise bei der Anreicherung. Kohleaufbereitung, Naßaufbereitung Brenn- und Hcizstofflösungsbehandlung (»fuel solution treatment«) und dergleichen eingesetzt.

In der US-PS 24 33 592 ist eine Rührwerks-Flotations/elle beschrieben, bei welcher das obere Rohr in beträchtlichem Absland vom unteren zylindrischen Rohr angeordnet ist. Durch beide Rohre erstreckt sich eine Antriebswelle, welche zwei synchron umlaufende Rührwerke antreiben muß. um die Flüssigkeit zu bewegen und Blasen zu erzeugen, wobei das untere Rührwerk die Aufwärtsbewegung der Flüssigkeit vom Boden der Zelle und das obere Rührwerk die Blasen erzeugt, wenn dieser Flüssigkeitsstrom dort auftrifft. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Zelle rechteckig ausgebildet.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darm, eine Rührwerks-Floiationszelle der eingangs umrissenen Art so auszubilden, daß Strömungskurzschlüsse vermieden werden, der Flüssigkeitsspiegel stabilisiert und die Flolattonsleislung optimal ist, ohne dabei technisch äüfsveridige Mittel eirTsetzeri zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zellenbehälter trichterförmig ist, daß beide Rohre den gleichen Durchmesser aufweisen und in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der etwa gleich der Dicke des Flügelrades ist, daß weiterhin der Durchmesser der Rohre etwa gleich dem AuBendurchmesser des Flügelrades ist, wobei sich die Platte des Flügelrades in der Mitte des Abstandsbereiches der beiden Rohre befindet und am unteren Ende der Rührwelle befestigt ist, und daß das untere Ende des uberen Rohres sowie das obere Ende des unteren Rohres von je einem kegelstumpfförmigen Stabilisator umgeben sind.

Zweckmäßig umgibt eine Zerteileremrichtung in Form von Platten den Abstandsbereich zwischen den Rohren.

Die Anordnung des Flügelrades und der Rohre befindet sich in einer geringen Tiefe, beispielsweise 15 cm unterhalb des Flüssigkeitsspiegels.

Wenn sich das Flügelrad dreht, wird die dem Bereich in der Nähe des Bodens der Zelle zugeführte Flüssigkeitsmenge aufwärts gesogen, während das Material von einem Teil der Flüssigkeit in der Zelle begleitet wird. Diese Aufwärtsströmung der Trübe wird dann von der horizontalen Platte abgelenkt und in eine horizontale Strömung umgewandelt, welche als Radial· strömung durch den engen ringförmigen Spalt zwischen den beiden Rohren abgegeben svird. Wenn dieser starke Radialstrom den Umfang des Flügelrades verläßt, führt er ein Gas-Flüssigkeitsgemisch in das obere Rohr durch Wirkung eines Düsenstrahles ein. so drß das Material sprudelt. Der gesamte Anteil der horizontalen Strömung der Flüssigkeit wird von dem kegelstumpfförmigen Stabilisator aufgenommen, welcher diese Strömung abwärts richtet. Die abwärts gerichtete Strömung bildet dann eine Produktfläche und stabilisiert die Produktschicht.

Durch Anordnung des Flügelrades in einer geringen Tiefe unterhalb des Flüssigkeitsniveaus wird die Blasenbildung verstärkt, und es ergibt sich eine wesentliche Herabsetzung des Energieverbrauches. Weil nämlich die Flüssigkeit um das Flügelrad herum keine Blasen enthält, wird dip Energie direkt und wirksam auf diese Flüssigkeit übei ;rigen. so daß die Blasenbildung erhöht wird. Das Volumen der Zelle steht demzufolge in keiner direkten Relation zu der Blasenentwicklung.

Mit der erfindungsgemäßen Flotationszelle ist weiterhin eine hohe Flotation^kapazität bei verringertem Leistungsaufwand, Volumen und Montagefläche gewährleistet.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispie! anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Flotationszelle gemäß der Linie ITI-IIl in F ig. 2:

F i g. 2 eine Schnittansicht gemäß der Linie IV-IV in F i g. 1:

Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß der Linie V-V in F ig. 2:

F 1 g. 4 perspektivisch die Zuordnung des oberen und des unteren Rohrs und einer Zertcileinrichtung in der in F i g. 1 gezeigten Flotationszelle.

In Fig. I ist eine Rührwerks-Flotations/elle mit einem trichterförmigen Zellenbehälter 1 mit geneigten Wänden gezeigt, welche den Boden la der Zelle mit ihrem oberen Abschnitt 1Ö verbinden. Dabei isl die trichterförmige Zelle I im waagerechten Schnitt vieleckig- Ein oberes Rohr 2a und ein unteres Rohr 2b sind koaxial in der Zelle angeordnet. Die gemeinsame Achse der Rohre ist eine Vertikale, die durch den Mittelpunkt des Zellenbödens la verläuft. Dabei ist das

obere Ende des unteren Rohres 2a vom unleren Ende des oberen Rohrs 2a in einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Dieser Abstand ist im wesentlichen gleich der Dicke ι eines Flügelrades 3 gewählt, welches koaxial mit den Rohren gelagert ist und von einem (nicht gezeigten) Mutor angetrieben werden kann. Dabei umfaßt das rtügelrad 3 obere and untere Flügel 3a, 36, zwischen denen sich die Platte 3c befindet. Der Abstandsbereich Ic zwischen dem oberen und dem unteren Rohr ia. 26 liegt in einer verhältnismäßig m geringen Tiefe unter dem Flüssigkeitsspiegel 4.

Das Flügelrad 3 ist so angeordnet, daß seine Platte 3c im wesentlichen in der Mitte des Abstandsbereichs 2c liegt. Der Abstand h der Oberseite der Platte 3c vom Flüssigkeitsspiegel ist somit gering.

Eine Vielzahl von Flügeln 3a ist auf der Oberseite der Platte 3c vorgesehen, während sich auf ihrer Unterseite eine Vielzahl Flügel 36 befindet. Die Anzahl der Flügel kann abhängig von den jeweils vorliegenden Erzteilchen und der Flüssigkeit unterschiedlich gewählt >o werden, um die Blasenerzeugung in der Lösung sowie die Äufwänsströmung der Flüssigkeit im unteren Rohr zu optimieren.

Das obere Rohr 2a ist an einem Ende zur Atmosphäre offen und mit dem anderen Ende in die Flüssigkeit 2s eingetaucht, während das untere Rohr 2b vollständig in die Flüssigkeit eingetaucht ist.

Eine Vielzahl langgestreckter Platten 5b st um den Abstandsbereich 2c zwischen dem oberen und dem unteren Rohr 2a. 2b vorgesehen und verläuft zum n, unteren Rohr mit konstanter Umfangsteüung. Diese Platten 56 sind mit einem Ringelement 5a zu einer Einheit verbunden, die insgesamt als Zerteileinrichtung 5 wirkt Diese Einrichtung zerteilt also die Flüssigkeit, die von dem Flügelrad 3 infolge der Zentrifugalkraft mit r> hoher Geschwindigkeit radial auswärts strömt, so daß die Blasen weiter /u Bläschen aufgeteilt werden. Das obere und das untere Rohr, das Flügelrad und die Zerteileinrichtung bilden eine Blasen erzeugende Einrichtung 6.

Kegelstbmpi'formige Stabilisatoren für den Flüssigkeitsspiegel umgeben die 'inrichtung 6 in dem Abstandsbereich 2c. Der untere Stabilisator 76 ist mit einer Vielzahl von Tiagplatten 7c verbünden, die ihrerseits auf das untere Rohr aufgeschweißt sind und von diesem radial auswärts abstehen. Diese Platten wirken auch c^;ner Drehung der Flüssigkeit entgegen. Der obere kegelstumpfformige Stabilisator 7a ist an seinem unteren Ende mit Elementen 7c/ verbunden, die vom oberen Ende des unteren kegelstumpfförmigen ίο Stabilisators 76aufwärts vorstehen. Der Stabilisator hat die Aufgabe, den Strom der Bläschen enthaltenden Flüssigkeit aowärts zu richten, der strahlaitig durch den Abstandsbereich 2cströmt.

Nach Fig. 3 ist mit einer Platte oder einem Rohr >i entlang der /ellenwand ein F.inlaßkanal 9 ausgebildet, durch den die Er/teilchen enthaltende Aufschlämmung eingespeist wird und welcher sich zum Bodenbereich der /eile 1 öffnet. Andererseits ist zwischen einer Wand 1Oj und der dem F inlaßkanal 9 gegenüberliegenden w Seitenwand em Auslaßkanal 10 für die Flüssigkeit vorgesehen. Auf einer Seitenwand 1 c'ist ein Überlauf 11 angeordnet, mit welchem der Flüssigkeitsspiegel durch Übereinanderlagerung flacher Winkelelemente eingestellt werden kann. Dieser Auslaß liest im Abstand vom Einlaß 9a und vom unteren Ende des Stabilisators 7 und eliminiert das unerwünschte »Kurzschließen« der Lösung.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, erstreckt sich vom Überlauf 11 ein Auslaß 12.

Normalerweise wird die Mischung aus Lösung und Bläschen durch Wirkung der Zentrifugalkraft ausgetrieben. In dieser Lösung wirken die Bläschen als Puffer gegen die von dem Flügelrad der Flüssigkeit erteilte Kraft und verhindern so die Ausbildung einer schnellen Strömung, so daß Antriebsleistung verloren geht. Befindet sich das Flügelrad in der Nähe des Zellenbodens, wird der Effekt der Bläschenerzeugung abgeschwächt und erheblich mehr Leistung erforderlich.

Bei der gezeigten Rührwerks-Flotationszelle erfolgt die Bläschenbildung hauptsächlich durch die oberen Rührflügel auf der Platte 3c des Flügelrades im Bereich nahe des Flüssigkeitsspiegels, während die unteren Rührflügel einen Flüssigkeitsstrom 14 erzeugen, die wenig oder keine Bläschen enthält. Der von dieser Rückführströmung erzeugte Strahl;ffekt führt die Bläschen enthaltende Flüssigkeitsströmung in den Drehbereich der oberen Rührflügel ein und aus ihm heraus, so daß die Bläschen verst' <t we^rden. Der Abschnitt, sn dem die Bläschenbüdun,; s'attfindet, und der Abschnitt zur Rückführung der neu zugeführten Flüssigkeit werden also von der flachen Platte 3c des Flügelrades 3 voneinander getrennt, so daß gleichzeitig eine verbesserte Durchlüftung, eine Verringerung des Leistungsbedarfs und eine Verbesserung des Flotations effekts erreicht wird

Bei Drehung des IDrehflügels J sinkt der Flüssigkeitsspiegel über der Platte 3c ab: die Fluss^;gkeit wird von den oberen Rührflügel", ausreichend mit Luft durch mischt, so daß eine an Luftbläschen reiche Flüssigkeit entsteht.

Diese bläschenhaltige Flüssigkeit wird durch die Zentrifugalkraft ausgestoßen und von der Zerteileinheit 5 gespalten und verteilt. Diese bläschenhaltige Flüssigkeit stößt dann auf die kegelstumpfformige Oberfläche 7a des Stabilisators 7 und wird mit hoher Geschwindig keit nach unten umgelenkt.

Als Ergebnis der Drehung des Flügelrades 3 strömt die Flüssigkeit unter der Platte 3c und im unteren Rohr 2b ν jndelförmig aufwärts. Die Flüssigkeit strömt dann durch den Abstandsbereich 2c und die Zertcileinrichtung 5 und wird von der Innenfläche der kegeistumpfförmigen Wand 76 des Stabilisators 7 wiederum mit hoher Geschwindigkeit nach unten aogelenki. Die Flüssigkeitsoberfläche wird dabei durch die genannte Rückführströmung nicht gestört. Da die durch die untere Öffnung des unteren Rohrs 26 eingesaugte Flüssigkeit fast keine Luftbläschen enthält, erzeugt die von den unteren Rührflügeln 36 erteilte Kraft eine Strömung hoher Geschwindigkeit

Die Strahlführung der bläschenhaltigen Flüssigkeit wird gefördert und die Leistung der Bläschen erzeugenden Einrichtung 6 verbessert, weil die Blasen zu kleineren aufgespalten werden: auf diese Weise u irci die Umwälzung der Flüssigkeit in der Zelle verbessert Die dabei entstehenden Luftbläschen haben eine glatte Oberfläche bei hoher Oberflächenspannung, so daß sie die schwebenden E zteilchen wirkungsvoll festhalten.

Die Oberflächenschicht 15 wird infolge des Stabilisa tors 7 stabilisiert.

Die Seitenwände der triclHerförniigeil Zelle führen die sich absetzenden feinen Erzteilchen zum unteren Ende des unteren F*ohrs 26, so daß sie eingesaugt und in Berührung mit den Lufibläschen gebracht werden.

In der Zelle wird infolge der Abwärtsumlenkung der Strömung durch den Stabilisator 7 eine Rückführströ-

iiiung erzeugt. Diese Rückfühfströmung trennt den Bläschenerzeugungsteil von der Produktschicht, so daß man einen verbesserten Floiationseffekt erhält.

Der Raum zwischen dem Einlaß 9.7 und dem Auslaß iOb stellt ein Flüssigvolumen dar, in dem die "> Aufschlämmung bzw. Lösung nur schwach bewegt wird. Während neue Lösung in diesen Raum eintritt, bewegt sie sich infolge ihres höheren spezifischen Gewichts zum Zellenboden und wird gemeinsam mit der umgewälzten Flüssigkeit in das untere Rohr 2b m eingesaugt.

Die frisch zü'geführte Lösung kann also den Auslaß ίθύ fiichi unter Umgehung des Bläschenerzeugers 6, d;h. des Ftotatidnstcils erreichen, so daß das unerwünschte »Kurzschließen« der Flüssigkeit wirkungsvoll M verhindert ist.

Die Flotation findet in vergleichsweise geringer Tiefe unter dem Flüssigkeitsspiegel statt und hängt nicht unmittelbar vom Zcllcnvolumen ab. Dies bietet den wesentlichen Vorteil einer verringerten Mcniagefiiiche und eines kleineren Anlagenvolumens insbesondere für den Fall, daß mehrere Flotationszellen parallel oder in Reihe geschaltet eingesetzt werden.

Die Rührwerks-Flotalionszelle läßt sich also zur Kohleaufbereitung sowie zur Erzaufbereitung, Naßaufbereitung, zur Behandlung von Faulslofflösungen und dergleichen einsetzen.

Weiterhin hat sich erwiesen, daß eine vereinfachte Ausführungsform der Flotatiöriszclle ohne Stabilisator sich erfolgreich als Durchlüftcr einsetzen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rührwerks-Flotationszelle, in weicher das Rührwerk in einem oberen zylindrischen Rohr und einein niervon ver'ikal beanstandeten koaxialen unteren zylindrischen Rohr angeordnet ist, wobei ir. diesem Abstandsbtreich ein Flügelrad vorgesehen ist, welches eine horizontale, im Abstandsbereich der beiden Rohre liegende Platte mit auf der Ober- und Unterseite befindlichen Rührflügeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenbehälter (1) trichterförmig ist, daß beide Rohre (2a, 2b) den gleichen Durchmesser aufweisen und in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der etwa gleich der Dicke (t) des Flügelrades (3) ist, daß weiterhin der Durchmesser der Rohre (2a, 2b) etwa gleich dem Außendurchmesser des Flügelrades (3) ist, wobei sich die Platte (3c) des Flügelrades (3) in der Mitte des Abstandsbereiches der beiden Rohre (2a, 2b)befmdet und am unteren Ende der Rührwelle befestigt in. und daß das untere Ende des oberen Rohres (2aj sowie das ubere Ende des unteren Rohres (2b) von je einem kegelstumpfförmigen Stabilisator (7a, 7Z?;umgeben sind.

2. Rührwerks-Flotationszelle nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine Zerteileinrichtung (5) in Form von Platten (5b) den Abstandsbereich zwischen den Rohren (2a,26,)umgibt.