DE1782158C3 - Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen für eine Trübe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen für eine Trübe mit Partikeln, die zu den Gasblasen aktive Oberflächen aufweisen, wobei die Gasblasen aus drei Medien, nämlich aus einem Gas, insbesondere Luft, einem oberflächenaktiven Mittel und einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, hergestellt werden und zur Bildung eines stabilen Schaumes in der Trübe dienen.

Bei einer großen Zahl von technologischen Prozessen, zum Beispiel in der Chemie, etwa bei der Sulfidierung oxydischer Mineralien, aber auch in der Aufbereitung, insbesondere der Flotation, dienen so erzeugte Schäume der Einwirkung der Luft bzw. des Gases auf die Oberfläche der Partikeln. Bei diesen Vorgängen spielt deshalb die Größe der Blasen des Schaumes für die Effektivität des betreffenden Prozesses eine entscheidende Rolle.

Es ist bekannt, in eine Flüssigkeit oder eine Trübe mit Hilfe von Rührwerken oder anderen mechan.-schcn Vorrichtungen Luft oder andere Gase einzuschlagen, um dadurch Schaum zu erzeugen. Es ·-'. auch bekannt, bereits vorhandene Gasblasen in eim.-r Flüssigkeit oder Trübe durch solche Vorrichtungen

ίο zu dispergieren. Die Zugabe eines oberflächenaktiver: Mittels dient dann zur Stabilisierung des Schaumes An solchen Vorrichtungen sind der beträchtliche Energieaufwand und die Tatsache nachteilig, daß sich der Bläschendurchmesser nur in geringen Grenzer:

und nur durch Energieänderungen einstellen läßr. Energieänderungen führen jedoch dazu, daß sich die Strömungsverhältnisse ändern. Dann wird das Spektrum der verschiedenen Bläschendurchmesser sehr breit und es ergeben sich nicht reproduzierbare

so Werte.

Es ist auch bekannt, Gas oder Luft durch poröse Stoffe oder Injektordüsen strömen zu lassen. Bei der Injektordüse wird durch Erzeugung eines Unterdrukkes Luft oder Gas aus der Umgebung mitgerissen.

»5 Wenn mit einer solchen Injektordüse Schaum erzeugt werden soll, führ' dies zu einem Prozeß von außerordentlicher Empfindlichkeit. Das ergibt sich daraus, daß ein oestimmtes Flüssigkeit-Gas-Verhältnis eingehalten werden muß, was die Einhaltung bestimmter

Strömungs- und Druckverhältnisse erforderlich macht. Dabei ergeben sich sehr große Flüssigkeitsmengen und hohe Strömungsgeschwindigkeiten, die einen nachgeschalteten Diffusor erforderlich machen. Das Gemisch aus Gasblasen und Flüssigkeit durchströmt ein solches System mit hoher Turbulenz; das macht im Ergebnis eine Kontrolle der Bläschengröße unmöglich.

Es sind auch Vorrichtungen bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 188 561), durch die eine schaumbil-

dende Flüssigkeit versprüht wird. Hierbei wird das Gas durch ein Rohr zugeführt, die Flüssigkeit strömt in den Gasstrom ein, wodurch im Rohr ein Schaum erzeugt wird. Jedoch können mit dieser Vorrichtung keine Gasblasen definierter und konstanter Größe

erzielt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine Einstellung des Bläschendurchmessers und eine Einhaltung des einmal eingestellten Bläschendurchmessers bei der Schaumbildung ermöglicht, v^obei im allgemeinen ein verhältnismäßig geringer Durchmesser der Bläschen erhalten werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens eine rohrförmige Düse, deren Öffnung sich stufenweise erweitert und einen kleinen Durch¹ messer zur Einführung des Gases, einen anschließenden größeren Durchmesser zur Einführung des oberflächenaktiven Mittels und einen darauffolgenden noch größeren Durchmesser für die Zuleitung der Flüssigkeit aufweist und die in die Trübe mit dem Ende mündet, das den größten Durchmesser aufweist.

Die die erfindungsgemäße Vorrichtung verlassenden Blasen weisen jeweils einen Kern aus Gas auf, ein diesen Kern umgebendes Häutchen aus dem Schäumer und eine äußere Molekülschicht der Flüssigkeit. Hierdurch wird gegenüber der bisher praktizierten Bildung von Blasen in der Trübe der Vorteil einer

stabilen Blasengröße durch Vermeidung von Koaleszenserscheinungen erreicht, wobei sich in der Düsenöffnung ein Blasenzylinder aus Gas und Schäumer bildet, der dann von der Flüssigkeit umhüllt wird. Die Große der nach dem Austritt entstehenden Blase wird durch die Einhaltung der gegebenen Mengen an Luft_: oberflächenaktivem Mittel i:nd Flüssigkeit konstant gehalten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ergeben die aneinander anschließenden Teilbereiche der Düse xo durch Auswahl bestimmter Werkstoffe eine abfallend*; Oleophobie bzw. Hydrophobie, d. h. durch die Materialauswahl wird eine Polarisation des oberflächenaktiven Mittels zur Bildung eines Schäumerhäutchens au der Grenzfläche Gas-Flüssigkeit begünstigt.

DiS Abschnüren der Blasen läßt sich dadurch erleichtern, daß die Teilbereiche von verschiedenem Durchmesser der Düse unter Bildung ringförmiger Zugänge für die Anschlüsse im Abstand voneinander, ao jedoch miteinander fluchtend angeordnet sind. Das hat gleichzeitig den Vorteil, daß das oberflächenaktive Mittel und die Flüssigkeit an die Innenwand der Düse geleitet werden und so deren richtige Zuordnung zum Gaskern der Blase begünstigt wird.

An der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Mitte! verwirklicht werden, um die Ablösung der Blasen aus der Düse zu erleichtern. Dazu wird der Vorrichtung eine der Durchflußgeschwindigkeit durch die Düse entsprechende Schwingung aufgeprägt.

Für technische Anlagen wird naturgemäß eine Mehrzahl von Düsen benötigt, um die erforderlichen Schaummengen zur Verfugung stellen zu können. Für diesen Zweck empfiehlt die Erfindung eine Mehrzahl von Düsen auf einem oder mehreren konzentrischen Teilkreisen anzuordnen, und diese axial in einen im Zentrum des Teilkreises geführten Trübestrom münden zu lassen.

Durch diese Anordnung ergibt sich eine Art Düsenkopf, der einen etwa doppelt konischen Einsatz und einen Anschluß zur axialen Zuführung der Trübe aufweist sowie mit einem Kranz von Düsen versehen ist, deren Mündung jeweils an der Basis beider Konen liegt. Dieser Düsenkopf hat Anschlüsse für Gas, Flüssigkeit und oberflächenaktives Mittel, wobei den An-Schlüssen jeweils Ringkanäle zugeordnet sind, in die die verschiedenen Durchmesser aufweisenden Teilbereiche münden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert; die Zeichnung zeigt im Längsschnitt ein Beispiel für den zuletzt erwähnten Düsenkopf.

Die Vorrichtung sitzt am Ende eines Rohres 1, das von einer Trübe in Richtung des angegebenen Pfeiles durchströmt wird. Die Trübe führt Partikeln, welche zu den Gasblasen eines stabilen Schaumes aktive Oberflächen aufweisen. Das Rohr hat einen Anschlußflansch 2 zur Anbringung der nachfolgend näher erläuterten Düse 3.

Im Zentrum der Düse sitzt ein doppelt konischer Einsatz 4. Dadurch wird der Trübestrom zunächst ' auseinandergelenkt und strömt an seiner breitesten Stelle an einem erweiterten Teil 5 vorbei, welcher auf zwei Teilkreisen 6 bzw. 7 jeweils eine Mehrzahl von konzentrisch angeordneten Düsenöffnungen trägt.

Die Düsen sind unter sich gleich ausgebildet, m, daß nachfolgend nur eine der Düsen näher erläutert zu werden braucht.

Jede Düse ist in drei Teilbereiche 8, 9 und 10 unterteilt. Die Teilbereiche unterscheiden sich vonein ander durch ihre Durchmesser. Jeder Teilbereich weist im übrigen je einen Anschluß auf.

Der Abschluß für den Teilbereich 8 besteht au.-. einem Ringkanal 11, der aus einem Rohrstutzen 12 mit Luft oder einem anderen Gas beaufschlagt wird. Die Strömungsrichtung des Gases ist durch einen Pfeil angegeben.

Der anschließende und im Durchmesser größere Teilbereich 9 der Düse besitzt seinerseits einen Anschluß 13 in Gestalt eines Ringkanals, der von einen; Rohrsritzen 15 mit einem oberflächenaktiven MiUv!. z. B. m.' Öl. beaufschlagt wird. Das Mittel gelangt an die Innenseite des Teilbereiches 9 durch den ringförmigen Absland 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 Abschnitt zwischen den Teilbereichen 9 und 10.

Es ist hiernach ersichtlich, daß die ringkanalartigen Anschlüsse 11, 13 und 18 gleichzeitig die Versorgung einer Vielzahl von Düsen, deren öffnungen auf den Teilkreisen 6 und 7 angeordnet sind, jeweils mit den drei Komponenten zur Erzeugung eines stabilen Schaums ermöglichen. Dabei handelt es sich um ein Gas, beispielsweise Luft, um eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und um ein oberflächenaktives Mittel, im dargestellten Ausführungsbeispiel um öl.

Durch nicht dargestellte Vorrichtungen werden diese drei Komponenten in dosierter und gleichbleibender Menge den Anschlüssen zugeführt.

Die Düsenöffnungen befinden sich in Kunststoffzylindern, die in entsprechende Bohrungen eingesetzt sind. Dadurch lassen sich Oleophobie und Hydrophobie beeinflussen. Die Schaumbläschen treten an den Teilkreisen 6 und 7 der Bohrungen aus und gelangen in den Trübestrom, dessen Volumen sich entsprechend vergrößert. Deshalb weist der Teilbereich 20 des Düsenkopfes 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 Durchflußgeschwindigkeit durch die Düsen entspricht. Dadurch läßt sich das Ablösen der Schaumbläschen an den Enden der Düsen erleichtern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Gasblasen für eine Trübe mit Partikeln, die zu den Gasblasen aktive Oberflächen aufweisen, wobei die Gasblasen aus drei Medien, nämlich aus einem Gas, insbesondere Luft, einem oberflächenaktiven Mittel und einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, hergestellt werden und zur Bildung eines stabilen Schaumes in der Trübe dienen, gekennzeichnet durch wenigstens eine rohrförmige Düse, deren Öffnung sich stufenweise erweitert und einen kleinen Durchmesser (8) zur Einführung des Gases, einen anschließenden größeren Durchmesser (9) zur Einführung des oberflächenaktiven Mittels und einen darauffolgenden noch größeren Durchmesser (10) für die Zuleitung der Flüssigkeit und die in die Trübe mit dem Ende mündet, das den größten Durchmesser aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander anschließenden Teilbereiche der Düse voneinander abweichende, mit Hilfe ihres Werkstoffes hervorgerufene Oleophobie bzw. Hydrophobie aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbereiche der Düse im gegenseitigen Abstand voneinander, jedoch miteinander fluchtend angeordnet sind und daß die durch die Abstände gebildeten Zwischenräume (13,18) zur Zuführung der beiden Medien an das Gas der Blase dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Ablösens der Gasblasen von dem Ende der Düse dieser eine Schwingung aufgeprägt ist, de-" ren Frequenz nach der Strömungsgeschwindigkeit der Medien durch die Düse gewählt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem oder allen der folgenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen kranzförmig in einem doppelt konisch ausgebildeten und von der Trübe durchströmten Rohr (20, 21) angebracht und so angeordnet sind, daß sie an der Basis beider Konen (4) mündet, und daß sie das Zuführungsrohr Anschlüsse (11, 15, 16) für die Medien der Gasblasen und Ringkanäle (11, 13,18) zu deren Weiterleitung in die betreffenden Düsenteilbereiche (il bis 10) aufweist.