CN109070097A - 用于泡沫分离的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了泡沫分离的设备和方法，该泡沫分离的设备包括泡沫分离池(12；112；212)，所述泡沫分离池(12；112；212)被设置有处理室(13)，含有待被分离的材料的液体流能够被引入到所述处理室(13)内部。所述设备还包括一个或多个用于引入和/或生成空气气泡的装置(21，27)，用于执行疏水材料和亲水材料之间的泡沫分离。

Description

用于泡沫分离的设备和方法

描述

技术领域

本发明涉及用于泡沫分离的设备和方法，所述设备和方法可以被用于分离具有不同疏水性的物质，例如用于分离颗粒，特别是为了矿物处理目的，例如用于处理煤炭，以及为了环境、回收利用和水处理目的，以获得固体之间和/或固体和液体之间和/或液体之间的分离。

背景技术

泡沫分离机器是已知的，其也称为泡沫分离池(cell)，其中可以通过利用特定元素的亲水特性或疏水特性使元素之间发生分离。在采矿业中，这样的机器被称为浮选池。分离池通常收集含有待被分离的物质的液体流，当它还包括固体时也称为浆状物，且生成和/或注射气体气泡和/或空气气泡，所述气体气泡和/或空气气泡倾向于将疏水材料与亲水材料分离。

疏水材料粘附到所述气泡并且被朝向液体-空气界面运输，因此生成泡沫，所述泡沫将倾向于聚集并且积聚在所述池的上部中，而亲水材料将保持在浆状物中以便然后排出，例如，在底部处。

已经开发了不同类型的泡沫分离池，其中最著名和最常见的是以下：

-机械分离池；

-柱式分离池，也称为分离柱；

-气动分离池；

-诱导和溶解空气浮选(DAF)池。

所述分离池在重力场中操作，且引起泡沫和浆状物之间的分离的力是重力。

还开发了离心池，其中产生泡沫和浆状物之间的分离的力是离心力。可以通过将材料和浆状物切向地供给到所述池内来获得向心加速度，或可以例如通过使泡沫分离池的主体绕旋转轴线转动来生成向心加速度。

可以将试剂添加到浆状物以促进分离、改善泡沫稳定性、增加需要重新获得的材料的疏水性，以及降低那些一定不存在于泡沫中的材料的疏水性。

例如，通过使用大量起泡剂或更持久的起泡剂可以获得更大的泡沫厚度或高的泡沫。较大的起泡剂量可以改善泡沫分离结果，但是通常也会对工厂的其他部分和环境具有一些不利影响。

泡沫分离池通常是集成到工厂内的处理单元，且通常较大的起泡剂量将降低***的总效率。环境约束也可能限制可以用于泡沫分离的试剂的类型和数量，且流出物可能必须被完全处理并且然后被再循环，从而导致较高的生产成本。

机械泡沫分离池通常由多个壁构成，所述壁限定处理室，浆状物或液体被供给到所述处理室内。通过叶轮保持浆状物处于搅拌状态。叶轮的运动与定子结合，通过剪切力的作用将在转子的底部处吸入的强制空气转变成小气泡。

泡沫分离柱是已知的，其通常在其下部中包括空气气泡生成器，所述空气气泡生成器引入气泡，当所述气泡上升时，所述气泡拦截浆状物中的疏水物质并且将它们向上运送。分离柱通常还被设置有泡沫清洗组件以改善泡沫纯度，以使得通常可以获得更纯的产品浓缩物。

在通常具有圆形形状的离心分离池中，切向地供给具有待被分离的材料的浆状物，以赋予其离心加速度。转变成微小气泡的空气，例如通过文丘里管，被注射到材料和浆状物供应管道内。

机械池已经表明它们可以在疏水材料重新获得方面确保良好结果，但是它们几乎不能够给出高纯度泡沫浓缩物。

分离柱和气动池产生比机械池更高的泡沫，且可以洗涤泡沫以移除气泡之间的液体中含有的杂质以获得更高的纯度。

离心池比其他类型的泡沫分离池具有更大的单位容量，但是它们在分离方面效率较低。

已经证明，分离选择性随着泡沫高度的增加而增加；由于此原因，泡沫分离池中的较厚的泡沫不仅因为泡沫洗涤而产生更纯的产品，如上文提及的泡沫分离柱的情况那样。

本领域中已知的分离池的一个缺点是，泡沫的深度降低了其稳定性，稳定性应被理解为气泡不塌陷的属性。

如果气泡不塌陷，则可以获得一定稳定性和高度的泡沫，所述稳定性和高度将允许它们连续地到达预期的排出管，以使得可以有效地分离和重新获得疏水材料。

本发明的一个目的是提供一种用于泡沫分离疏水物质的设备，所述设备允许增加泡沫的高度同时防止它们塌陷。

本发明的另一个目的是提供一种用于泡沫分离颗粒的设备，所述设备可以与本领域中已知的任何类型的泡沫分离池一起使用，以提高单个泡沫分离池的效率以及整个工厂的效率。

本发明的又一个目的是提供这样一种设备，所述设备简单安装在泡沫分离池上和/或从泡沫分离池移除，且所述设备允许简单和快速的维护。

本发明的又一个目的是建立一种泡沫分离疏水物质的方法，所述方法确保疏水材料和亲水材料之间的更有效分离以及更大量的泡沫，特别是比可以通过现有技术获得的泡沫更高的泡沫。

最后但并非最不重要的是，本发明的另一个目的是提供一种在分离过程期间检测泡沫的属性的方法和/或装置。

为了克服现有技术的不足并且实现这些和又一些目的和优点，本申请人已经设想、测试和实施了本发明。

发明内容

在独立权利要求中阐述和表征了本发明。从属权利要求公开了本发明的其他特征或主要发明构思的变化。

根据上文提及的目的，一种用于泡沫分离的设备包括泡沫分离池和至少一个模块化泡沫支撑元件，所述至少一个模块化泡沫支撑元件可以在分离过程期间优选地以可移动和/或可移除的方式与所述泡沫分离池相关联。

有利地，所述用于泡沫分离的设备包括多个模块化元件，所述多个模块化元件彼此相关联以限定三维结构，所述三维结构具有大容积(containment)和支撑体积，以为泡沫提供大附加支撑表面。

所述支撑结构可以沿着一个或多个展开方向具有恒定的或可变的截面。

所述模块化元件可以被成形为片材，所述片材的厚度远小于限定表面展开的尺寸，或它们可以包括具有一个普遍尺寸的细长形状，例如细长元件和/或丝状元件，或小直径中空管。

所述模块化元件可以在前视图中具有椭圆形形状、圆形形状、正方形形状、多边形形状、规则形状或不规则形状，或任何其他可能的形状。

所述模块化元件可以具有大体上平坦形状，它们可以绕一个或多个轴线弯曲，或是部分平坦的和部分弯曲的。

所述模块化元件可以沿着纵向展开或横向展开具有恒定的或可变的截面。

所述模块化元件可以平行于泡沫分离池的竖直展开布置，或它们可以是倾斜的、以平行和/或横向行排列的，或以旭日形(sunburst)图案或以可变直径同心环布置。

例如，所述模块化元件可以相互对齐、同心或倾斜。

在一些实施方案中，所述模块化元件可以相对于气泡的平均尺寸和/或待被分离的材料颗粒的尺寸组合在一起。

所述模块化元件可以是实心的，或它们可以具有通孔或狭槽以允许泡沫和/或浆状物或液体在侧向方向上移动。以此方式，即使当一个或多个泡沫通路体积被其内含有的材料阻塞时，所述设备仍然可以运行。

在一些实施方案中，所述设备包括由一个或多个相互关联的模块化元件限定的泡沫支撑模块。

所述泡沫支撑模块具有周边表面和内表面。所述内表面由多个相互组合的模块化元件限定。外表面可以由相同的模块化元件限定，或可以设置一个封闭件(enclosure)以封闭所述模块化元件。

在一些实施方案中，所述泡沫支撑模块可以包括专用装置，该专用装置用于空气再循环和引入和气泡生成，以增加总气泡生成，从而导致更高的泡沫。

在可以与其他实施方案组合的一些变体实施方案中，所述泡沫支撑模块可以与洗涤装置相关联，所述洗涤装置可以与包括的洗涤***连接或不同，例如，在柱式池中，因此允许改善泡沫洗涤和冲洗。

所述模块化元件和/或所述泡沫支撑模块可以被应用于任何现有类型的泡沫分离池。它们还可以通过设计被集成到新机器内。

无论如何，优选地，所述模块化元件和/或所述泡沫支撑模块也可以在分离过程期间以可移动和/或可移除的方式安装，以使得它们可以被移动或被移除以取得泡沫样本或执行维护、清洁或更换工作等。

在一些实施方案中，所述模块化元件和/或所述泡沫支撑模块被安装在所述泡沫分离池的上部中，且可以被部分地放置在浆状物中或或在浆状物的顶部上。所述模块化元件和/或所述泡沫支撑模块可以被应用于所述泡沫分离池的边缘或与其相关联，或相对于浆状物悬浮。

所述模块化元件和/或所述泡沫支撑模块可以被如此布置以便覆盖含有待被分离的材料的液体和泡沫分离池的泡沫之间的界面的整个自由表面，或仅其一部分。

泡沫可以通过从所述泡沫支撑模块的顶部溢出或通过通向收集罐或收集器的排出通道收集，或它们可以通过连接管转移到随后的泡沫支撑模块内，且可以从该系列的最后一个泡沫支撑模块取得浓缩物。

根据一个优的可能实施方案，本发明包括用于取得泡沫样本的装置，以使得可以检测泡沫属性，诸如成分、纯度等。

附图说明

鉴于下面对本发明的一些示例性实施方案的描述，本发明的这些和其他特征将变得明显，在所述描述中将参考附图，其中：

-图1是根据本文描述的一些实施方案的用于泡沫分离的设备的示意性截面前视图；

-图2是根据本文描述的一些实施方案的设备的俯视图；

-图3a-图3b是根据本文描述的一些实施方案的模块化元件的组合的实施方案的示意性视图；

-图4是根据本文描述的一些实施方案的泡沫支撑模块的示意性透视图；

-图5a-图5c是图3的泡沫支撑模块的一些实施方案的示意性视图；

-图6是串联连接在一起的、根据本文描述的一些实施方案的一些用于泡沫分离的设备的示意性视图；

-图7是根据本文描述的一些实施方案的用于泡沫分离的设备的一个变体的示意性截面前视图；

-图8是根据图7的变体的用于泡沫分离的设备的俯视图；

-图9是根据本文描述的一些实施方案的用于泡沫分离的设备的又一变体的示意性截面前视图。

为了更好地理解，已经在附图中使用了相同的附图标记，以尽可能地识别相同的共同元件。不言而喻，一个实施方案的元件和特征也可以方便地纳入到其他实施方案中。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的多个实施方案，所述实施方案的一个或多个实施例被例示在附图中。提供每个实施例以便例示本发明，而不应被理解为对其的限制。例如，本文例示或描述的一个实施方案的特征可以在其他实施方案中采用或与其他实施方案相关联，以产生又一个实施方案。应理解，本发明包括所有这样的修改和变化。

根据本发明，用于泡沫分离的设备10通常可以用于分离疏水物质，例如为了矿物处理目的，特别是用于煤炭处理，或用于环境、回收利用和水处理应用，以获得固体之间和/或固体和液体之间和/或液体之间的分离。

在根据本说明书的实施方案中，表达“泡沫分离”是指落入工业中被称为“吸附气泡分离”的那些技术的类别内的化学过程。特别地，“泡沫分离”过程的两个实施例是“泡沫浮选”过程和“泡沫分馏”过程。

根据本发明的设备10包括泡沫分离池12、112、212和至少一个模块化泡沫支撑元件30，该泡沫支撑元件30在该过程中也可移动地和/或可移除地与泡沫分离池12、112、212相关联。

在一些实施方案中，包括多个模块化元件30，所述多个模块化元件30相互相关联以限定三维泡沫支撑结构。

模块化元件30可以具有细长的、平坦的或弯曲的形状，且可以相互对齐、同心或倾斜以形成网格，或环形或圆形冠形状，或可以通过组合和交叉模块化元件30获得的任何可能的三维结构，以便允许泡沫向上流动。

支撑结构28可以具有泡沫容积和支撑体积，用于为气泡提供大附加支撑表面，以使得它们将不仅仅由下面的气泡支撑，且因此可以形成更稳定、更高或更深的泡沫。

在一些实施方案中，组合在一起以形成结构28的模块化元件30可以形成泡沫支撑模块14的内部结构。

在本文参考图1描述的实施方案中，机械泡沫分离池12包括处理室13，该处理室13由外侧壁16和底壁17限定，且被配置成含有浆状物或液体并且执行亲水材料与疏水材料的分离。泡沫分离池12包括用于供应待被分离的材料的流动的开口18，以及用于排出流出物(即，含有亲水材料的液体)的排出口20，该排出口20通常位于底部17附近。

泡沫分离池12还包括连接到马达24并且由马达24驱动的转子22，马达24保持浆状物处于搅拌并且防止其内含有的材料沉降。还可以有空气供应装置27，例如该空气供应装置27与马达的旋转相关联或连接到鼓风机或压缩机；此空气对于生成疏水材料将粘附到的气泡是必需的。例如，可以使用叶轮22的转子和定子的组合动作(定子未示出在附图中)以生成小气泡。

机械分离池12通常还被设置有支撑结构，也称为桥25，该桥被配置成支撑包括叶轮22和马达24的组件。桥25可以是框架或支撑板。

气泡朝向泡沫分离池12的上部上升，且当它们已经达到高于外壁16的高度时，将倾向于落入合适的泡沫收集器26内，将从泡沫收集器26排放它们以重新获得分离的材料浓缩物。

此外和/或作为替代，在分离池12的侧壁16的边缘附近，可以有一个或多个端口(未示出在附图中)，以将泡沫从池12排出或放出到收集器26内。

在一些实施方案中，模块化元件30和/或泡沫支撑模块14被安装在泡沫分离池12的上部中，且可以被部分地放置在浆状物内部或其顶上。模块化元件30和/或模块14可以被应用于泡沫分离池12的边缘或与其相关联，或相对于浆状物或液体悬浮，或漂浮在浆状物或液体上。

有利地，模块化元件30和/或泡沫支撑模块14以可移动和/或可移除的方式与分离池12相关联。因此，还可以在本发明的泡沫分离过程期间当池12处于操作中时移动或移除它们。

这将使根据需要立即采取行动成为可能：例如，在发生故障、失效等的情况下，或为了替换一个或多个模块化元件30或泡沫支撑模块14，或为了核查分离过程的进展，或为了取得泡沫以被检查。

事实上，当移除、升高或无论如何移动一个或多个模块化元件30和/或泡沫支撑模块14时，也将移除沉积在其上的泡沫。

然后可以在实验室中单独分析或由操作者在视觉上分析如此获得的泡沫，以评估其属性(例如密度、纯度、成分等)并且获得关于分离过程的进展的指示；因此，将可以核查该过程是否定期进行或需要过程参数(例如吹送空气的量、用于浆状物搅拌的叶轮22的旋转速度、分离器中的持久时间等)的一些改变。

在一些实施方案中，泡沫支撑模块14可以密封地或非密封地连接到泡沫分离池12、112、212；在两种情况下，泡沫将由于由内部结构28增加的壁效应而上升。

根据本文参考图1和图2描述的实施方案，模块化元件30和/或泡沫支撑模块14可以与泡沫分离池12相关联以便覆盖浆状物的整个自由表面或仅其一部分。

例如，在图1和图2的右手部分中，示出了一种示例性解决方案，其中六个模块化元件30和/或泡沫支撑模块14覆盖浆状物的整个自由表面(从中心朝向壁16)并且收集朝向泡沫分离池12的上部上升的所有泡沫和浓缩物；在此情况下，覆盖几乎是密封的。

在图1和图2的左手部分中，示出了一种示例性解决方案，其中四个泡沫支撑模块14被如此布置以致不覆盖整个自由表面，而是仅覆盖距离泡沫收集器26最远的最内部分。因此可以以传统方式排放泡沫，其中颗粒和纤维(包括粗糙颗粒和纤维)被收集在泡沫收集器26内，同时在泡沫支撑模块14内清洁该最内部分以提供更纯的浓缩物。这两种解决方案可以单独使用或组合在一起使用或与又一些实施方案一起使用。

在左手部分中例示的解决方案允许使用泡沫支撑模块14作为传统泡沫分离池12、112、212中的“泡沫沟渠扫污机(crowder)”，以使得也可以在外壁16附近形成更深的泡沫。

泡沫在最外部分中不必太深，因为这将缩短泡沫分离池12、112、212中的平均持久时间，因为可用体积将被减少，导致泡沫中的疏水材料的重新获得减少。模块化元件30和/或泡沫支撑模块14提供的优点是，可以获得非常高的泡沫，同时保持泡沫分离池12、112、212中的浆状物或液体的平均持久时间不变。如果升高浆状物或液体的水平并且相应的模块化元件30和/或泡沫支撑模块14如此布置以致密封地覆盖整个自由表面，则该平均时间也可以被增加。这可以证明在泡沫分离池12、112、212的现有***中特别有用，现有***不能够提供令人满意的结果，因为它们尺寸过小。

根据本文参考图3a描述的实施方案，模块化元件30可以包括模块化壁元件30a、30b，所述模块化壁元件30a、30b平行或在横向方向上布置以限定结构28，例如以三维网格的形式。模块化元件30a、30b可以在正交方向上布置或相对于彼此倾斜不同于90°的角度。

模块化元件30a、30b可以竖直对齐或倾斜布置。

在一些实施方案中，模块化元件30可以具有平坦表面或设置有通孔或狭槽，以允许气泡和泡沫在横向方向上流动。

模块化元件30a、30b限定具有相对窄的横截面的泡沫通路体积。这样的截面可能被浆状物中含有的固体颗粒或纤维堵塞。

穿孔的模块化元件30a、30b的存在将允许浆状物、泡沫和/或气泡横向流动以确保结构28内部的浆状物或液体的自流平。这意味着，当通道或通路被堵塞时，通过允许其内容物重新分配它自己到相邻通路内，可以获得侧向移动和更高的效率。

根据在此参考图3b描述的一个变体实施方案，结构28可以包括彼此平行布置的模块化元件30a，其中***连接模块化元件30c，连接模块化元件30c具有细长形状和远小于限定其表面的尺寸的厚度。在一些实施方案中，连接模块化元件30c可以相对于模块化元件30a在正交方向上布置或倾斜不同于90°的角度α。

在竖直方向上移动的气泡和/或颗粒具有的重量等于其质量乘以重力加速度(m×g)。倾斜的连接元件30c可以在垂直于连接元件30c的表面的方向上为气泡提供等于m×g×cosα的支撑；颗粒然后将在平行于该表面的方向上具有减小的重量，等于m×g×sinα，即小于或等于m×g。因此，不仅通过由模块化元件30a导致的壁作用，而且通过由倾斜的连接元件30c施加的反作用，将减小气泡的重量和其内含有的颗粒的重量。

在又一些实施方案中，结构28可以由格架组成，该格架由多个具有一个普遍尺寸的实心或空心模块化元件30构成。

在一些可行的解决方案中，模块化壁元件30a、30b可以被制作为一个从内部结构28的下部向上部延伸或沿着其横向展开延伸的件，或它们可以由多个模块化元件30构成，所述多个模块化元件30通过又一些连接元件30c(例如连接横拉杆)相互叠置和组合，或连接并且保持间隔开。

图4在本文中用作参考以描述包括至少一个模块化元件30、特别地包括多个模块化元件30的泡沫支撑模块14。

泡沫支撑模块14可以具有周边表面和内表面，所述内表面由为泡沫提供附加支撑表面的模块化元件30限定。

在一些实施方案中，泡沫支撑模块14可以包括侧壁36，侧壁36限定封闭件38，封闭件38在周边封闭模块化元件30。侧壁36也可以被配置成允许泡沫支撑模块14与泡沫分离池12的上部相关联。

封闭件38可以由下边缘37和上边缘39限定。下边缘37可以被浸没在浆状物或液体中，或被悬浮在它之上，而上边缘39可以被浸没或通过处理室13的外壁16突出。

当泡沫支撑模块14被部分地***处理室13内时，侧壁36可以在至少它们的下部中具有与液体在一个水平上的通孔或狭槽，以允许其在泡沫支撑模块14内部和外部的侧向移动。在液体外部的部分中，侧壁36可以被设计为实心壁以保持泡沫并且支撑它们直到它们到达上边缘39，然后将在此移除它们。

在一些实施方案中，侧壁36可以被制作为一个部件，或它们可以由连接并且组合在一起的节段组成，以形成封闭件38。

在一些实施方案中，封闭件38可以在下边缘37和上边缘39之间具有恒定的或可变的横截面。该横截面也可以变化不止一次。

例如，由泡沫支撑模块14的下边缘37限定的横截面可以具有尺寸A1和B1，而由上边缘39限定的截面可以具有分别等于尺寸A1和B1的尺寸A2和B2。可以根据将要获得的泡沫的竖直速度来选择上边缘39的尺寸A2和B2。如果通过截面的空气流动速率保持恒定，则平均速度将与该截面的面积成反比。

在一些实施方案中，可以通过使用合适的已知紧固装置来将模块化元件30锚固和固定到侧壁36。紧固装置的一些实施例可以是焊接、螺栓、钩、接头、凸缘等。

优选地，即使在分离过程中，即在分离池12处于操作中时，所述紧固装置允许模块化元件30和/或泡沫支撑模块14被移除。

一个变体实施方案可以利用支撑元件40，该支撑元件40被配置成将模块化元件30支撑在期望位置并且将它们紧固到侧壁36。支撑元件40可以位于下边缘37处或与下边缘37相距预定距离h1。

一个变体实施方案可以包括行程结束元件42，该行程结束元件42被配置成限制模块化元件30的竖直移动。行程结束元件42可以位于上边缘39附近，例如，与上边缘39相距距离h2。

在一些实施方案中，支撑元件40和/或行程结束元件42可以包括棒、网格或适合于支撑模块化元件30同时允许液体和气体气泡通过的其他元件。

在一些实施方案中，支撑元件40和/或行程结束元件42可以被可移除地固定到侧壁36，以使得可以快速取出模块化元件30，以执行清洁操作和维护操作。

对于整个内部结构28，一些实施方案可以包括仅一个支撑元件40和仅一个行程结束元件42，或附加支撑元件40和/或限制元件42可以被布置在一些模块化元件30之间的中间位置。

在一些实施方案中，泡沫支撑模块14可以包括气泡生成和/或分配装置50，该气泡生成和/或分配装置50被配置成引入附加气泡以使分离过程更有效率。因此，气泡将经由已知的生成器21、27被引入到泡沫分离池12、112、212内，且被引入到每一个单个泡沫支撑模块14内。以此方式，可以供应更大数目的气泡并且更大数目的气泡被迫进入泡沫支撑模块14内，以调节疏水材料的分离和重新获得。

还可以经由将退出泡沫分离池12、112、212的一部分材料被迫再循环到又一些泡沫分离池12、112、212内来生成附加气泡。此解决方案是典型的包括文丘里装置或“在线(in-line)混合器”的气泡生成器。

在一些实施方案中，泡沫支撑模块14可以包括泡沫再循环回路52，该再循环回路52被配置成允许从上游和/或下游泡沫分离池12收集的泡沫再循环，且在泡沫支撑模块14的不同高度处输出泡沫。

泡沫支撑模块14还可以包括其自己的泡沫洗涤回路54，该泡沫洗涤回路54被配置成洗涤由模块化元件30支撑的泡沫以提高其纯度，即以获得更纯的分离的材料的浓缩物。

泡沫洗涤回路54可以包括一个或多个洗涤装置56，所述洗涤装置56被配置成将水或另一种合适的液体分发到泡沫支撑模块14内，例如在不同的高度处。除了现有的洗涤装置之外，还可以使用洗涤装置56，比如柱式泡沫分离池112(图7)中包括的那些。

在本文参考图4描述的一些实施方案中，泡沫支撑模块14可以被装配有把手58、孔眼或其他被配置成允许容易地处理和安装泡沫支撑模块14的元件。

在本文参考图4描述的一些实施方案中，泡沫支撑模块14可以包括支撑元件60，所述支撑元件60被配置成将泡沫支撑模块14连接到泡沫分离池12、112、212，例如在泡沫分离池12、112、212的外壁16的端处和/或附近，和/或悬浮在浆状物或液体之上。支撑元件60还可以被配置成将两个或更多个泡沫支撑模块14连接在一起。

支撑元件60可以包括侧向或角形突出物、接头、钩和可移除的紧固元件，且可以被定位在泡沫支撑模块14的任何高度处，以将它***到泡沫分离池12、112、212和/或又一个泡沫支撑模块14和/或支撑桥25内并且使它与泡沫分离池12、112、212和/或又一个泡沫支撑模块14和/或支撑桥25相关联，且用于将它保持在期望的位置。

支撑元件60可以被直接连接到壁16或桥25，或它们可以与紧固在泡沫分离池12、112、212的处理室13内部的合适的支撑结构62相关联和/或连接。支撑结构62可以被配置成支撑单个模块化元件30和/或泡沫支撑模块14。

在一些变体实施方案中，模块化元件30和/或泡沫支撑模块14可以被限制到泡沫分离池12、112、212，以使得它们可以在竖直方向上自由移动，例如通过使用漂浮物。利用此解决方案，泡沫的高度可以在结构28内保持恒定，而与泡沫分离池12、112、212中的液体的水平无关。可以有被配置成限制向下移动并且防止模块化元件30和/或泡沫支撑模块14损坏泡沫分离池12、112、212的部件(例如叶轮或抗磨涂层)的行程结束元件。

在可以与本文描述的所有实施方案组合的一些实施方案中，泡沫支撑模块可以在封闭件38的一个或多个侧壁36上装配有侧门57，所述侧门57被配置成如果泡沫支撑模块14被堵塞则允许从泡沫支撑模块14移除浓缩物并且防止泡沫和浓缩物正确地朝向上边缘39行进。因此，在泡沫支撑模块14被阻塞的情况下，可以继续使用分离设备10作为传统的泡沫分离池12、112、212。

图5a-图5c用于描述在泡沫支撑模块14的上边缘39处收集泡沫的不同方法。

泡沫可以被收集(例如通过溢流)到合适的收集器44内，然后经由收集管46(图5a)或通过排出口将泡沫从收集器44***到在下面的容器、收集器或罐内(图5b)。

在一些可行的变体中，可以直接通过布置在泡沫支撑模块14的顶部上的一个或多个收集管48收集和排放泡沫(图5c)。

收集管46和/或48可以被连接到泡沫分离池12、112、212的相应的泡沫收集器26。

图6用于描述包括多个分离设备10的组100的一个示例性实施方案，每个分离设备10包括泡沫分离池12，例如机械泡沫分离池(其中一些部件，例如叶轮，为清楚起见未示出)，和泡沫支撑模块14，它们被连接在一起以使浆状物和疏水材料在它们之间流动。

已经通过实验证明，当从泡沫分离池12、112、212的组重新获得的疏水材料被直接供给到在前的泡沫分离池12、112、212的泡沫内以使其内收集的浓缩物再循环时，该过程的效率增加。

在现有技术的工业工厂中遇到的技术问题在于事实：不可能获得将允许将收集的浓缩物直接再循环到泡沫内的泡沫深度，更不用说随后排斥仍存在于其内的亲水材料。

泡沫支撑模块14允许通过壁作用形成深泡沫，且然后将疏水材料直接供给到所述泡沫内，如图6中示出的，图6通过实施例的方式示出了浓缩物如何在一个泡沫分离池12和在前的泡沫分离池之间经由泡沫再循环回路52从一个泡沫支撑模块14直接再循环到另一个泡沫分离池内。

例如，浆状物被供应到左侧的第一个泡沫分离池12内(箭头IN)，其中在泡沫和浆状物之间发生第一次分离；然后，保留疏水材料的泡沫将上升，而含有亲水材料的浆状物将被递送到下一个泡沫分离池12内(箭头D)，以经受又一个分离过程。最后，当到达***100的系列或组的最后一个泡沫分离池12时，几乎完全包含亲水材料的流出物将被最终***(箭头OUT1)。

代替地，含有分离的疏水材料的泡沫将遵循相反的路径，因为将通过收集管48从最后一个泡沫分离池12的顶部重新获得它们并且经由泡沫再循环回路52将它们再循环到收集在前面的泡沫分离池的泡沫支撑模块14内的泡沫内，诸如此类直到它们返回到第一个泡沫分离池12的泡沫支撑模块14内，将从第一个泡沫分离池12重新获得分离的浓缩物(箭头OUT2)。

漂浮在泡沫支撑模块14中的材料的全部或优选地部分的再循环也可以通过使用泵或“空气提升”来不同地实现。此外，可以选择的是，是仅再循环收集在模块14内的浓缩物，还是仅再循环产生的全部量的(漂浮)泡沫。

显然，此类型的供应也可以发生在不同的组100之间，而不一定发生在同一组100的泡沫分离池12之间。

泡沫分离池12、112、212通常连接在泡沫分离工厂中的组100中，且可以充当“粗选机”、“清除机”或“清洁机”组的泡沫分离池12、112、212。例如，它们可以被配置成执行亲水材料和疏水材料之间的第一次粗分离，或执行随后的用于从流出物重新获得附加疏水材料的分离步骤，和/或用于消除可能仍然存在于从在前的泡沫分离池12、112、212获得的浓缩物中的任何亲水材料。

在本文中参考图7描述的一些变体实施方案中，设备10包括柱式泡沫分离池112，该柱式泡沫分离池112包括由外壁16和底壁17限定的处理室13，且被配置成保留浆状物并且执行亲水材料与疏水材料的分离。

柱式泡沫分离池112包括用于吸入浆状物或液体的吸入开口18和用于排出流出物的排出口20。

通常，柱式泡沫分离池112还包括空气气泡生成器21，该空气气泡生成器21被配置成在处理室13内生成期望尺寸的气泡。

柱式泡沫分离池112还包括洗涤装置23，所述洗涤装置23以与泡沫逆流的方式递送水，以促进由空气气泡保留的任何亲水材料朝向底部17滑动。

在本文参考图7描述的一些实施方案中，泡沫支撑模块14可以被如此布置以致全部地或部分地覆盖泡沫分离池112的顶表面。泡沫支撑模块14可以被***到处理室13内(在图7中的左侧)或被固定到外壁16的上部(在图7中的右侧)，以使得它们仍然与处理室13流体连接。在相邻的泡沫支撑模块14之间，可以设置泡沫通路通道64以将泡沫朝向收集器44和/或朝向附加收集器传送。

当泡沫支撑模块14从处理室13向上突出时，设备10的总体积将被增加，从而改善其性能。

通过实施例的方式，假设需要在6.5m高的柱式泡沫分离池112(其通常与近似0.5m高的泡沫一起工作)内生成3m的泡沫，泡沫分离池112内的可使用的液体体积将被减少到仅3m，即减半。如果泡沫支撑模块14从泡沫分离池112突出，则可以在泡沫分离池112外部生成2.5m的泡沫，同时保持浆状物或液体的平均持久时间恒定，从而提供六倍高的泡沫。

当泡沫支撑模块14被浸没在泡沫下面时，也促进更深泡沫的产生。此外，模块14可以抑制如果吹入太多空气则可能生成的湍流和“波浪”。由于波浪抑制，模块14允许利用非常浅的泡沫操作，因为没有浆状物或液体将被直接排放到浓缩物内。

图8用于描述用于颗粒分离的设备10的示意性俯视图，该设备10包括柱式泡沫分离池112，该柱式泡沫分离池112的表面几乎完全被多个泡沫支撑模块14覆盖，所述泡沫支撑模块14的横截面在此情况下是圆形冠扇形。根据此解决方案，泡沫支撑模块14具有圆形扇形横截面并且彼此连接地布置以形成圆形冠。

在本文参考图9描述的一些变体实施方案中，设备10包括离心泡沫分离池212，该离心泡沫分离池212包括由外侧壁16和顶壁19限定的处理室13，且被配置成将亲水材料与疏水材料分离。通过开口18供应浆状物或液体，且通过排出口20排出流出物。处理室13可以在其上部中具有圆柱形形状，且可以在其下部中具有朝向排出口20逐渐变细的截头圆锥形状。

气泡将朝向泡沫分离池212的上部上升，且当它们在处理室13内部达到一定高度时，它们将倾向于降落回到布置在处理室13内部的合适的泡沫收集器26内。

在此解决方案中，一个或多个模块化元件30和/或泡沫支撑模块14可以被固定到泡沫分离池212的顶壁19，例如，通过将支撑元件40连接到支撑结构62。

被配置成封闭泡沫收集器26的嘴的封闭元件66也可以被连接到支撑结构62和/或支撑元件40，以迫使所有气泡朝向泡沫支撑模块14上升。

封闭元件66可以被配置成从嘴封闭位置切换到嘴打开位置，且在该封闭位置，它可以安置在存在于泡沫收集器26内的邻接元件68上。

鉴于以上描述，可以理解，使用在泡沫分离过程期间可移动和/或可移除的一个或多个模块化元件30和/或泡沫支撑模块14的本发明的特性同样在分离池12、112、212处于操作时允许从分离池12、212、212取出它们。

一方面，这允许对模块化元件30或模块14执行维护、清洁和替换工作；另一方面，它还允许取得沉积在这些模块上的泡沫的样本。

实际上，通过模块化元件30或模块14保留的泡沫在它们已经被升高(通过漂浮物或操作者)或已经被从池12、112、212移除时可以被拾取；然后可以分析这样的泡沫(例如在实验室中或由操作员在视觉上)以获得关于其成分、纯度等的有用信息，该信息将允许监测分离过程的进展并且如果关于期望的条件检测到任何差异则做出任何必要改变。

在这方面，必须指出，对于本发明重要的是，模块化元件30和/或泡沫支撑模块14是从分离池12、112、212的外部可访问的；优选地，可以通过操作者或通过提升装置(起重机、移动式起重机等)从上方操纵它们：由于此原因，分离池12优选地在顶部处打开。

显然，在不脱离本发明的范围的前提下，本文描述的用于颗粒分离的设备和过程可以经受部分的改变和/或添加。

还显然，尽管已经参考一些具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员肯定会想到具有在权利要求中阐明的特征并且因此仍落入其中限定的保护范围内的用于颗粒分离的设备和过程的许多其他等同实施方案。

索引

10 用于泡沫分离的设备

12 机械泡沫分离池

13 处理室

14 泡沫支撑模块

16 外壁

17 底壁

18 供应口

19 上外壁

20 排出口

21 气泡生成器

22 叶轮

23 洗涤装置

24 马达

25 桥

26 泡沫收集器

27 空气引入装置

28 内部结构

30 模块化元件

30a 模块化壁

30b 模块化壁

30c 连接模块化元件

36 侧壁

37 下边缘

38 封闭件

39 上边缘

40 支撑元件

42 行程结束元件

44 收集器

46 收集管

48 管

50 气泡生成器

52 泡沫再循环回路

54 泡沫洗涤回路

56 洗涤装置

57 门

58 把手

60 支撑元件

62 支撑结构

64 泡沫通路通道

112 柱式泡沫分离池

212 离心泡沫分离池

A1 尺寸

A2 尺寸

B1 尺寸

B2 尺寸

D 箭头

h1 距离

h2 距离

α 角度

IN 浆状物入口

OUT1 流出物出口

OUT2 浓缩物出口

Claims (15)

1.用于泡沫分离的设备，包括：

-泡沫分离池(12；112；212)，其被设置有处理室(13)，含有待被分离的材料的液体流能够被引入到所述处理室(13)内部；

-以及一个或多个用于引入和/或生成空气气泡的装置(21，27)，用于执行疏水材料和亲水材料之间的泡沫分离，

其特征在于，所述设备包括至少一个模块化泡沫支撑元件(30)，所述至少一个模块化泡沫支撑元件(30)在分离过程期间可移动地和/或可移除地与所述泡沫分离池(12；112；212)相关联。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括多个模块化元件(30)，所述多个模块化元件(30)彼此相关联以形成泡沫支撑模块(14)的内部结构(28)，所述内部结构(28)被配置成为泡沫提供附加支撑表面，所述泡沫支撑模块(14)在分离过程期间可移动和/或可移除。

3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述模块化元件(30)在前视图中具有椭圆形形状、圆形形状、正方形形状、多边形形状、规则形状或不规则形状，或任何其他可能的形状，且所述模块化元件(30)具有平坦形状和/或弯曲形状。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述模块化元件(30)沿着纵向展开和/或横向展开具有恒定的或可变的截面。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述结构(28)是格架或网格，或具有环形或圆冠形状的结构，或具有任何形状的三维结构，被配置成创建通路体积和附加支撑表面以支撑泡沫并且促进其向上流动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个模块化元件(30)和/或泡沫支撑模块(14)包括气泡生成和/或引入装置(50)，所述气泡生成和/或引入装置(50)被配置成生成和/或引入空气气泡以增加气泡的总体流动并且促进所述设备中的泡沫的生长和稳定性。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个模块化元件(30)和/或泡沫支撑模块(14)包括泡沫再循环回路(52)，所述泡沫再循环回路(52)被配置成允许泡沫中的浓缩物的再循环。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个模块化元件(30)和/或泡沫支撑模块(14)包括一个或多个洗涤装置(56)，所述一个或多个洗涤装置(56)被配置成在不同高度处将水和/或液体递送到所述泡沫支撑模块(14)内部。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述模块化元件(30)和/或所述泡沫支撑模块(14)布置成覆盖所述泡沫分离池(12；112；212)内的液体的整个自由表面或仅其一部分。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述模块化元件(30)和/或所述泡沫支撑模块(14)被安装在泡沫分离池(12；112；212)的上部中，且能够被部分地放置在浆状物或液体中，或在浆状物或液体的上面。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述模块化元件(30)和/或所述模块(14)能够被应用于泡沫分离池(12；112；212)的边缘，或以其他方式与其相关联，或悬浮在浆状物或液体中，或漂浮在浆状物或液体上。

12.泡沫分离池(12；112；212)中泡沫分离的方法，包括：

-将含有待被分离的材料的流体引入到处理室(13)内；

-生成空气气泡和/或将空气气泡引入到所述处理室(13)内；

-将亲水材料与疏水材料分离，所述疏水材料粘附到所述气泡并且被朝向所述处理室(13)内的液体的自由表面运输，

其特征在于，所述方法包括：

-生成非常深的泡沫，同时通过与根据前述权利要求中任一项所述的设备中的所述泡沫分离池(12；112；212)相关联的至少一个模块化元件(30)和/或一个泡沫支撑模块(14)来支撑泡沫。

13.根据权利要求12所述的方法，包括以下步骤：从所述分离池(12；112；212)移除至少一个模块化元件(30)和/或一个泡沫支撑模块(14)，以在该过程期间提取泡沫样本进行分析。

14.根据权利要求13所述的方法，其中根据分析的泡沫样本的属性来控制所述分离池(12；112；212)的一个或多个操作参数。

15.用于控制根据权利要求12至14中任一项所述的方法的装置，包括模块化元件(30)和/或泡沫支撑模块(14)，所述模块化元件(30)和/或泡沫支撑模块(14)在所述分离池(12；112；212)的操作期间与所述泡沫分离池(12；112；212)可移除地相关联。