| WO/2005/035094 | A SOLID-LIQUID SEPARATION PROCESS |
| WO/2004/012867 | GAS EDUCTORS AND GAS EDUCATORS FLOTATION SEPARATORS |
| WO/1992/003220 | AERATION APPARATUS WITH DRAFT TUBE |
RIEBENSAHM, Michael (Röttenbacherstr. 52, Neuhaus-Adelsdorf, 91325, DE)
BECKER, Norbert (Gartenstr. 14, Röttenbach, 91341, DE)
RIEBENSAHM, Michael (Röttenbacherstr. 52, Neuhaus-Adelsdorf, 91325, DE)
| Patentansprüche
1. Flotationszelle, mit einem oberseits geöffneten bottichar ¬ tigen Behälter (3) zur Aufnahme einer im Wesentlichen aus ei- ner Flüssigkeit und einem zu trennenden Partikelgemenge ge ¬ bildeten Pulpe, wobei zur Einleitung der Pulpe in den Behälter (3) wenigstens ein Einleitungsrohr (4) vorhanden ist, das mit einer Ausströmöffnung (10) nahe dem Boden (7) des Behälters (3) endet, wobei der Ausströmöffnung (10) in Ausström- richtung (13) der Pulpe mit Axialabstand gegenüberliegend ein Prallelement (12) angeordnet ist.
2. Flotationszelle nach Anspruch 1, bei der das Einleitungs ¬ rohr (4) zentral im Behälter angeordnet ist und sich zumin- dest mit einem die Ausströmöffnung (10) tragenden Endabschnitt vertikal erstreckt.
3. Flotationszelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Prall ¬ element (12) einen nach oben gekrümmten Randbereich (14) auf- weist.
4. Flotationszelle nach Anspruch 3, bei der ein zentraler Bereich des Prallelements (12) als ein sich zur Ausströmöff ¬ nung (10) hin verjüngender Kegel (16) ausgebildet ist.
5. Flotationszelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Axialabstand (11) zwischen der Ausströmöffnung
(10) und dem Prallelement variierbar ist.
6. Flotationszelle nach Anspruch 5, mit einem höhenverstell ¬ baren Einleitungsrohr (4) . |
Beschreibung
Flotationszelle
Die Erfindung betrifft eine Flotationszelle mit einem ober ¬ seitig geöffneten bottichartigen Behälter zur Aufnahme einer im Wesentlichen aus einer Flüssigkeit und einem zu trennenden Partikelgemenge gebildeten Pulpe, wobei zur Einleitung der Pulpe in den Behälter ein Einleitungsrohr vorhanden ist. FIo- tationszellen dienen beispielsweise bei der Erzgewinnung zur Auftrennung von Partikelgemengen in unterschiedliche Fraktionen. Zur Trennung beispielsweise zweier etwa aus unterschied ¬ lichen Materialien bestehenden Partikelgemenge wird die Pulpe in der Regel mit feinverteilten Luftblasen versetzt und der Effekt ausgenutzt, dass mit der flüssigen Phase benetzbare
Partikel nach unten sinken und nicht benetzbare Partikel sich an Luftblasen anlagern, nach oben steigen und auf der Pulpe aufschwimmen. Bei üblichen Flotationszellen wird die Pulpe in einem oberen Bereich des Behälters mit mehreren über dessen Umfang verteilten Einleitungsrohren zugeführt. In einem bodennahen Bereich ist ein Rührer angeordnet, wobei eine zu dessen Rotationsantrieb dienende, sich zentral in den Behäl ¬ ter hinein erstreckende Achse zur Zuführung von Luft hohl ausgebildet ist. Die Luft gelangt über Kanäle und öffnungen in den Rührerblättern in die Pulpe. Durch den Rührer und durch die seitlich mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter einströmende Pulpe erfolgt eine innige Durchmischung der Pul ¬ pe. Nachteilig ist, dass die mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter einströmenden Partikel hohe abrasive Scherkräfte entwickeln, was zu einer schnellen Zerstörung der Bauteile der Flotationszelle und zu entsprechend hohen Ersatzteil- und Reparaturkosten führt. Um hier Abhilfe zu schaffen muss ein großer Teil einer Flotationszelle aus teuren verschleißfesten
Materialien gefertigt oder mit solchen Materialein beschichtet werden. Gleiches gilt in besonderem Maße auch für Rührer.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flotationszelle vorzu- schlagen, die einen geringen Wartungs- und Reparaturaufwand erfordert .
Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass zur Einleitung der Pulpe in den Behälter wenigstens ein Einlei- tungsrohr vorhanden ist, das mit einer Ausströmöffnung nahe dem Boden des Behälters endet, wobei der Ausströmöffnung in Ausströmrichtung der Pulpe mit Axialabstand gegenüberliegend ein Prallelement angeordnet ist. Die die Ausströmöffnung mit hoher Geschwindigkeit verlassende Pulpe und darin enthaltende Partikel treffen zunächst auf das Prallelement auf, wobei die Partikel zum einen abgebremst werden und kinetische Energie verlieren und zum anderen etwa radial nach außen abgelenkt und zur Innenwandung des Behälters geleitet werden. Spätes ¬ tens dort werden sie nach oben umgelenkt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Flotationszellen muss nur ein relativ geringer Teil davon verschleißfest ausgeführt sein, nämlich das Prall ¬ element. Dieses kann entweder vollständig aus einem ver ¬ schleißfesten Material, beispielsweise aus Keramik bestehen oder mit einem solchen Material beschichtet sein. Ein weite- rer Vorteil ist, dass durch das Auftreffen der Pulpe auf das Prallelement eine innige Durchmischung der Pulpe erfolgt, so dass auf den Einsatz von Rührern verzichtet werden kann. Falls in der Pulpe Luftblasen enthalten sind, werden diese beim Auftreffen auf die Prallplatte zerkleinert und in der Pulpe fein verteilt.
Eine über die Querschnittsfläche des Behälters gesehen gleichmäßige Durchmischung der Pulpe wird dadurch gefördert, das das Einleitungsrohr zentral im Behälter angeordnet ist
und dass sich zumindest ein unterer, die Ausströmöffnung tragender Längsabschnitt vertikal erstreckt.
Um die Umlenkung der Pulpe nach oben zu erleichtern und um zu verhindern, dass Partikel mit hoher Geschwindigkeit auf die Innenwandung des Behälters auftreffen und diese beschädigen, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Prallelement einen nach oben gekrümmten Randbereich aufweist. Die von der Pulpe beaufschlagte Seite 14a des Randbereichs ist strömungsgünstig ausgestaltet, ist beispielsweise ein
Teil einer Torusflache. Die Umlenkung der Pulpe wird noch da ¬ durch verbessert, dass ein zentraler Bereich des Prallele ¬ ments als ein sich zur Ausströmöffnung hin verjüngender Kegel ausgebildet ist. Der Kegel bewirkt auch, dass der auftreffen- de Pulpestrom in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Axialabstand zwischen der Ausströmöffnung und dem Prallelement variierbar. Auf diese Weise kann beispielsweise die Geschwin- digkeit und damit die Energie, mit der die Partikel auf das Prallelement auftreffen, an die Erfordernisse des jeweiligen Partikelgemenges angepasst und auch der Durchmischungsgrad der Pulpe beeinflusst werden. Die Variierbarkeit des genann ¬ ten Axialabstands wird vorzugsweise mit Hilfe eines höhenver- stellbaren Einleitungsrohrs bewerkstelligt.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, die eine Flotationszelle in einem schematisierten Längsschnitt zeigt, näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine Flotationszelle 1, die einen eine oberseitige öffnung 2 aufweisenden Behälter 3 und ein in diesen hinein ragendes Einleitungsrohr 4 umfasst. Ein oberer Längsabschnitt 5 des Behälters 3 ist trichterförmig erweitert
und ist von einem ebenfalls trichterförmig erweiterten Auffangbehälter 6 umgriffen. Der Boden 7 des Behälters 3 ist ebenfalls trichterförmig ausgebildet, wobei an der Spitze des Trichters ein Auslass 8 angeordnet ist.
Das Einleitungsrohr 4 ist zentral im Behälter 3 angeordnet und erstreckt sich in Vertikalrichtung. Im Falle eines im Querschnitt kreisrunden Behälters 3 erstreckt sich das Ein ¬ leitungsrohr 4 koaxial zur Mittellängsachse 9 des Behäl- ters 3. Flotationszellen 1 der in Rede stehenden Art dienen beispielsweise zur Trennung von Partikelgemengen bei der Erzgewinnung und sind für einen relativ großen Durchsatz ausgelegt. Sie haben beispielsweise eine Höhe von etwa 4 m und ei ¬ ne Querschnittsfläche von etwa 9 m 2 . Das Einleitungsrohr 4, das eine wesentlich geringere Querschnittsfläche als der Be ¬ hälter 3 aufweist, endet mit einer Außenströmöffnung 10 im Bereich des Bodens 7. Mit Axialabstand 12 der Ausströmöff ¬ nung 10 gegenüber liegend, ist ein Prallelement 12 angeord ¬ net, in der Draufsicht in Ausströmrichtung 13 der Pulpe gese- hen kreisförmig ausgebildet ist. Es weist einen nach oben umgebogenen Randbereich 14 auf. Dessen von der Pulpenströmung beaufschlagte Seite 14a ist in strömungsgünstiger Weise ge ¬ krümmt. Sie ist z.B. Teil einer Torusfläche. Ein zentraler, von der Mittellängsachse 15 des Einleitungsrohres 4 zentral geschnittener Bereich ist als sich nach oben verjüngender Kegel 16, genauer als Kreiskegel ausgestaltet. Das Prallele ¬ ment 12 kann somit als eine kreisförmige Rinne mit halbkreis ¬ förmigem Querschnitt angesehen werden, wobei deren radial innen liegende Wände den Kegel 16 bilden. Das Prallelement 12 besteht aus einem verschleißfestem Material, beispielsweise aus einem Keramikmaterial oder ist mit einem solchen Material beschichtet. In Frage kommt auch eine Beschichtung aus einem verschleißfesten gummiartigen Polymermaterial oder Nickelbeschichtung mit Hartmaterialeinschlüssen.
In Betrieb der Flotationszelle 1 wird eine ein Partikelgemen ¬ ge enthaltende Pulpe über das Einleitungsrohr 4 dem Bodenbe ¬ reich des Behälters 3 zugeführt. Die Pulpe verlässt die Aus ¬ strömöffnung 10 in Ausströmrichtung 13 und trifft auf das Prallelement 12 auf. Durch den Kegel 16 wird der Pulpenstrom gleichmäßig auf die Fläche des Prallelementes 12 verteilt und durch de Randbereiche 14 nach oben umgelenkt, was durch die Pfeile 17 in der Abbildung verdeutlicht ist. Die über das Einleitungsrohr zugeführte Pulpe ist mit Luftblasen versetzt. Die mit der Pulpenflüssigkeit - in der Regel Wasser - nicht benetzbaren Partikel bleiben an den Luftblasen haften und werden mit diesen nach oben transportiert. Das auf der Pulpe auch schwimmende Konzentrat wird gegebenenfalls unter zu HiI- fenahme von Abstreifern in den Auffangbehälter 6 überführt und über einen an dessen Grund vorhandenen Auslass 18 entfernt. Benetzbare Partikel sinken im Randbereich des Behäl ¬ ters 3 nach unten und gelangen in den trichterförmigen Boden 7, was durch die Pfeile 19 angedeutet ist.
Das Prallelement 12 bewirkt, wie weiter oben schon ausge ¬ führt, dass die mit hoher Geschwindigkeit aus der Austritts ¬ öffnung 10 austretenden Partikel abgebremst und so umgelenkt werden, dass sie auf ihrem Weg zur öffnung 2 des Behälters 3 mit einem im wesentlichen parallel zur Mittellängsachse 9 bzw. zur Innenwandung des Behälters 3 verlaufenden Bewegungsrichtung transportiert werden, und dadurch auf die Behälterwand nur mit relativ geringer abrasiver Wirkung einwirken. Die Wechselwirkung der Pulpe mit dem Prallelement 12 bewirkt auch eine innige Durchmischung der Pulpenflüssigkeit mit Par- tikeln und Luftblasen.