FI109181B - Vaahdotusmekanismi ja menetelmä kaasun dispergoimiseksi ja virtauksen hallitsemiseksi vaahdotuskennossa - Google Patents

Description

109181

VAAHDOTUSMEKANISMI JA MENETELMÄ KAASUN DISPERGOI-MISEKSI JA VIRTAUKSEN HALLITSEMISEKSI VAAHDOTUSKENNOSSA

Esillä oleva keksintö kohdistuu vaahdotuskennoon sijoitettuun 5 vaahdotusmekanismiin, joka muodostuu suuntauselementistä ja pystysiivekkeistä. Suuntauselementti on symmetrinen ja se on keskeltä kiinnitetty mekanismin onton akselin alaosaan. Vastaavan menetelmän mukaisesti lieriömäisesti ulkolaidalta alaspäin taitetun suuntauselementin ansiosta vaahdotusmekanismi suuntaa muodostuneen kaasu-10 lietesuspension alaviistoon kennon sivuseinää kohti. Sivuseiniltä mineraalisuspensio nousee ylöspäin kennon keskustaa kohti, josta virtaus käännetään kennon laidoille päin ja muodostunut vaahto poistetaan kennosta. Vaahdotusmekanismin avulla saadaan aikaan voimakas sekoitus, joka ulottuu koko vaahdotuskennon sekoitusvyöhykkeelle.

15

Vaahdotuskennot voivat olla yksittäisiä, sarjassa tai rinnan kytkettyjä sekoitusastioita. Ne voivat muodoltaan olla suorakaiteen muotoisia tai lieriömäisiä, makaavia tai pystyasennossa olevia. Kaasu johdetaan onton sekoitusakselin kautta pohjalla pyörivään, kooltaan pienehköön roottoriin.

• · * . 20 Roottori aiheuttaa pyöriessään voimakkaan imun, joka imee kaasun roottoritilaan. Roottoritilassa liete sekoittuu akselin kautta purkautuvaan ja ... dispergoituvaan kaasukuplastoon. Roottorin ympärille on useimmiten ,···’. asennettu pystylevyistä rakennettu staattori, mikä edesauttaa kaasun dispergoitumista ja jarruttaa lietteen pyörimistä. Staattorista kaasukupliin 25 tarttuneet mineraalipartikkelit nousevat pinnan vaahtokerrokseen ja sieltä . * · ·. edelleen ulos kennosta vaahtoränneihin.

Nykyään on yhä enemmän alettu käyttää pystykennoja, jotka ovat edelleen

I

[·’ lieriömäisiä ja normaalisti tasapohjaisia. Yhtenä vaahdotuskennojen / 30 pulmana on hiekkaantuminen, eli kiintoaines kasaantuu kennon pohjalle « * liikkumattomaksi kerrokseksi. Tämä johtuu lähinnä liian pienestä tai 2 109181 tehottomasta roottorista, koska tällöin roottorin sekoitusalue ei ulotu riittävän kauas. Toinen usein esiintyvä vaikeus on, että kaasukupliin jo tarttuneita mineraalipartikkeleita ei saada ulos vaahdotuskennosta, koska kennoon ja erityisesti sen pinnalle ja yläosaan muodostuvat virtaukset ovat 5 väärin suuntautuneita tai liian heikkoja eli ne eivät kykene siirtämään vaahdottuneita kaasukuplia ulos kennosta.

Ennestään tunnetaan mm. US patentin 4078026 mukainen vaahdotus-menetelmä, missä dispergoitava kaasu johdetaan onton akselin kautta 10 akselin varassa pyörivän roottorin sisälle. Roottori on muotoiltu siten, että hydrostaattisen ja dynaamisen paineen välillä säilyy tasapaino, eli roottorin pystyleikkaus on alaspäin kaarevasti kapeneva kartio. Roottorissa on erilliset lietesolat lietteelle ja kaasulle.

15 EP-patentista 844 911 tunnetaan ns. Svedala-mekanismi, joka käsittää pystyakseliin kiinnitetyn sekoittimen kaasun ja lietteen sekoittamiseksi. Sekoittimessa on useita pystysuoria levyjä säteettäisesti akselin ympärillä ja levyjen välissä on akselin ympärillä vaakasuora välilevy, jonka leveys on noin puolet kunkin levyn leveydestä. Kaasu johdetaan välilevyn alapuolelle. 20 Välilevyn yläpuoliset sekoittimen osat aiheuttavat ensin alaspäin ja ‘ . välilevyn kohdalta ulospäin kääntyvän virtauksen ja vastaavasti välilevyn alapuoliset osat ensin ylöspäin ja sitten ulospäin suuntautuvan virtauksen, • · ,···. kuten patentin kuvasta 3 nähdään. Sekoittimen siivet ovat yläosasta ·*. ulkoreunalta suorat, mutta alaosassa sisäänpäin koveromaisesti kape- 25 nevat. Sekoittimen ympärillä on staattori.

‘ US-patentti 5240327 kuvaa menetelmää eri faasien sekoittamiseksi erityisesti valmennuskennossa. Menetelmän yhteydessä on kuvattu reaktoriin muodostuvia vyöhykkeitä ja hallittua virtausdynamiikkaa 30 vyöhykejaon aikaansaamiseksi. Patentissa kuvataan lieriömäinen •. : tasapohjainen pystyreaktori, missä on pystyvirtaushaitat lietteen pyörimisen 3 109181 hillitsemiseksi. Lisäksi reaktorissa on rengasmainen vaakahaitta (imukuvio-ohjain) pystyvirtausten ohjaamiseksi ja reaktiotilan jakamiseksi kahteen osaan. Patentissa on vielä kuvattu erikoissekoitin, jonka avulla aikaansaadaan haluttu virtausdynamiikka. Laitteiston avulla saadaan siis 5 vaakaohjaimen ja sekoittimen yhteisvaikutuksen ansiosta vaakaohjaimen alapuoliseen osaan kaksoistoroidi, jossa reaktorin alaosaan syötettävä liete pyörii ensin alemmassa pohjatoroidissa ja siirtyy sitten vähitellen ylätoroidiin. Tästä hyvin sekoittunut dispersio nousee vaakaohjaimen yläpuolella sijaitsevaan rauhallisen ja hallitun virtauksen vyöhykkeeseen ja 10 poistuu ylivuotoaukon kautta. Patentissa kuvattu kaksivyöhykemalli soveltuu normaaleihin kemiallisiin reaktioihin ja erityisesti mineraalirikasteiden vaahdotukseen ja valmennukseen.

US-patentista 5219467 tunnetaan mineraalilietteiden valmennus- 15 vaahdotuskenno, joka on tavallaan jatkokehitys em. patentissa kuvatusta menetelmästä ja laitteistosta. Laitteisto muodostuu kofonnimaisesta reaktorista, jossa rikastus tapahtuu kolmessa eri vyöhykkeessä. Reaktori on varustettu pystysuorilla virtausohjaimilla, vaakasuoralla virtausvaimen- timella ja sekoittimella. Vaahdotusreaktiot saadaan aikaan pohjavyöhyk- ... 20 keessä, josta kaasukuplat ja niitten mukanaan kuljettamat mineraali- partikkelit ohjataan laitteiston pintaan. Laitteisto on muotoiltu siten, että pohjavyöhykkeessä voidaan käyttää voimakasta sekoitusta ilman, että se ·". vaikuttaa haitallisesti vaahdon erottumiseen laitteiston yläosassa.

• · · »·» 25 Nyt on kehitetty uusi vaahdotusmekanismi, joka aikaansaa voimakkaan sekoituksen sekoittimen vaikutusalueella, mikä ulottuu koko alavyö- I I t hykkeelle eli sekoitusvyöhykkeelle. Mekanismi eli sekoitin dispergoi vaahdotuskaasun “maitomaisen “ hienoksi kuplastoksi. Kaasu on edullista syöttää sekoittimen akselin kautta. Sekoitin imee lietettä sekä ylä- että ...,: 30 alakautta ja sekoittaa sen tehokkaasti muodostuneeseen kaasukuplastoon.

; : Lieriömäisesti ulkolaidalta taitetun ohjauselimen ansiosta sekoitin suuntaa 4 109181 muodostuneen kaasu-liete-kiintoainesuspension alaviistoon kennon sisäseinää kohti. Keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi toteuttaa esimerkiksi tekniikan tasossa viimeksi kuvatulle mekanismille esitetyt vaatimukset. Niiden lisäksi sekoitin on paitsi tehokas, myös rakenteeltaan 5 tasapainoinen, luja ja nimenomaan yksinkertainen.

Keksinnön mukaista vaahdotusmekanismia voidaan kutsua nimellä glsdl (gas-liguid-solid-dispersion-lap). Keksinnön mukaisen laitteiston tarkoituksena on dispergoida vaahdotuskaasu pieniksi ja lietteeseen tasan 10 jakautuneiksi kupliksi, hienojakoiseksi kuplastoksi, kehittää sekoittimen välittömään vaikutuspiiriin voimakas turbulenttisuus eli sekoitustehokkuus ja estää tällä tavalla karkeiden rakeiden laskeutuminen vaahdotuskennon pohjalle. Tarkoituksena on myös aiheuttaa vaahdotuskennoon viime mainitussa patentissa kuvatun tapainen virtaus eli muodostaa sekoitus-15 vyöhykkeeseen sekoittimesta alaspäin sivuseinille suuntautuva toroidimai-nen virtaus, ja vastaavasti sekoittimen yläpuolelle sekoittimesta ylöspäin sivuseinille suuntautuva toroidimainen virtaus. Sekoitustehokkuus on useita kilowatteja lietekuutiota kohti. Ennestään tunnettujen kennorakenteiden (pysty- ja vaakaohjaimet) avulla osa ylätoroidin virtauksesta johdetaan 20 rauhoitusvyöhykkeen kautta ylävyöhykkeeseen, josta mineraalipartikkelit , kaasukuplien mukana nousevat vaahtokerrokseen, ja sieltä edelleen ....: kennoa ympäröivään vaahtoränniin.

Keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi muodostuu kahdesta osakoko-25 naisuudesta: suuntauselementistä ja pystysiivekkeistä. Suuntauselementti on symmetrinen ja se on keskeltä kiinnitetty mekanismin onton akselin alapäähän. Suuntauselementin keskiosa eli akselista ulospäin suuntautuva • ’ *.. osa on vaakasuora ympyrälevy, joka on ulkoreunoiltaan taivutettu alaspäin katkaistun kartion muotoiseksi. Alaspäin taivutettu ulkoreuna muodostaa 30 vaakatason kanssa kulman a, joka on edullisesti välillä 30 - 60 °, ja tämä Λ,! suuntauselementin ulkolieve (lap) muodostaa varsinaisen ohjauselimen.

s 109181

Suuntauselementtiin on kiinnitetty pystysuorat siivekkeet, joiden lukumäärä on vähintään neljä, edullisesti kuusi kappaletta. Pystysiivekkeet ulottuvat pystysuunnassa suuntauselementin ylä- ja alapuolelle ja sivusuunnassa edullisesti juuri suuntauselementin uloimpaan reunaan asti.

5 Pystysiivekkeiden leveys on edullisesti suurempi kuin suuntauselementin kartiomaisen liepeen leveys ja siten pystysiivekkeiden sisäreuna ulottuu vaakalevyn puolelle. On myös edullista sijoittaa suuntauselementin sisäpuolelle vaakasuora ohjauslevy, joka ohjaa akselin kautta purkautuvan kaasun sivulle kohti suuntauselementin lieve-osaa. Keksinnön olennaiset 10 tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

Vaahdotusmekanismin siivekkeen ulkoreuna on oleellisesti pystysuora, jolloin saadaan aikaan mahdollisimman tehokas vaahdotuskaasun dispergointi eli siivekkeen taakse muodostetaan maksimi alipaine.

15 Siivekkeen sisäreuna on yläosastaan pystysuora, mutta alaosastaan kaarevasti kapeneva ja muodon tarkoituksena on minimoida energiahukka. Kaarevuus noudattaa edullisesti ympyränkaaren muotoa, jolloin ympyrän keskipiste on siivekkeen ulkoreunalla. Alaspäin kapenevan siivekkeen etu on myös se, että mekanismi on helppo käynnistää pysäytyksen jälkeen sen : ·, 20 ympärille laskeutuneesta lietteestä huolimatta.

Keksinnön mukainen sekoitus/vaahdotusmekanismi toimii ilman staattoriakin, mutta kuten vaahdotuksessa on totuttu, voidaan myös tämän mekanismin toimintaa tehostaa käyttämällä sen ympärillä staattoria.

25 Staattori on tällöin konventionaalinen eli koostuu pystysuuntaisista, suorakaiteen muotoisista levyistä. Staattori vaimentaa jonkin verran lietteen pyörimistä ja myös virtausta, mutta se ei kuitenkaan “pilaa” mekanismin perusideaa. Staattorin positiivinen vaikutus on, että se tasoittaa Ί energiajakautumaa sekoitusvyöhykkeessä.

30 ‘, · Keksintöä kuvataan vielä tarkemmin oheisten kuvien avulla, joissa 6 109181 kuva 1 on keksinnön mukaisella sekoittimella tavoiteltu ja aikaansaatu virtauskuvio täydennettynä neljännellä vyöhykkeellä, vaahtokerroksella, kuva 2 on osittain auki leikattu vinoaksonometrinen kuva keksinnön mukaisesta vaahdotuskennosta, 5 kuva 3 on pystyleikkaus keksinnön mukaisesta sekoitusmekanismista, ja kuva 4 esittää pystyleikkausta sellaisesta keksinnön mukaisesta sekoitus-mekanismista, joka on varustettu suuntauselementin sisäpuolisella ohjaus-levyllä.

10 Kuvassa 1 on vaahdotuskennoon muodostuvat eri vyöhykkeet merkitty roomalaisilla numeroilla, missä vyöhyke I on suuren energiatiheyden omaava sekoitusvyöhyke, vyöhyke II on nousuvirtauksen keskittämisvyöhyke, vyöhyke III nousuvirtauksen purkamis-ja rauhoitusvyöhyke, ja 15 vyöhyke IV on vaahtovyöhyke.

Kaasu 1 johdetaan lähinnä pystyasennossa olevaan lieriömäiseen vaahdotuskennoon 2 onton akselin 3 kautta keksinnön mukaiseen vaahdotusmekanismiin 4, joka on sijoitettu kennon alaosaan. Kun sekoitin pyörii mainitun akselin alapäässä, se aiheuttaa tehokkaan kaasun 20 dispergoinnin pieneksi kuplastoksi, joka sekoittuu sekoittimen ulkopuolelta ; .·. sekä ala- että yläkautta vihaavaan lietesuspensioon. Sekoittimen tehokkaan ohjauksen vaikutuksesta tämä kaasu-neste-kiintoainesuspensio suuntautuu sekoitinta ympäröivän staattorin 5 läpi kohti kennon ’ sivuseinämää. Staattori muodostuu tavanomaisesti suorakaiteen muotoi- 25 sista pystylevyistä. Keksinnön mukaisen sekoittimen suuri teho ja .keskittyminen juuri sekoitusvyöhykkeelle I on edellytys tehokkaalle kaasun dispergoinnille ja lietteen ja kaasun sekoitukselle. Lisäksi sekoittimen suuri teho sekoitusvyöhykkeellä on edellytys myös vaahdotukseen liittyville ( reaktioille ja etenkin reaktioiden kinetiikalle. Lähellä kennon seinää virtaus ;·: 30 jakaantuu kahteen toroidimaiseen virtaukseen; joista alapyörre 6 kiertää kennon pohjan läheisyydessä palautuen sekoittimen alapuolelta sen 7 109181 keskiosaan ja toinen vastaavasti kiertää yläkautta sekoittimeen palautuvana yläpyörteenä 7.

Osa yläpyörteestä 7 haarautuu ylöspäin nousevaksi osavirraksi 8 keskittä-5 misvyöhykkeeseen II. Tämä aikaansaadaan paitsi sekoittimen voimakkaan suuntaamisvaikutuksen avulla, myös vaakasuoran tai useamman vaaka-ohjaimen 9 avulla. Keskittämisvyöhykkeellä II saadaan koko ylöspäin suuntautuva ja kaasukupliin kiinnittyneitä mineraalihiukkasia sisältävä suspensiovirtaus koottua ja keskitettyä kennon keskiakselille. Tällä 10 menettelyllä varmistetaan, että jäljellä oleva virtausvoima käytetään hyväksi niin, että purkamis- ja rauhoitusvyöhykkeellä III syntyy riittävä virtaus kennon keskeltä laidalle päin, jotta myöskin vaahtokerroksessa 10, eli vyöhykkeessä IV säilyy kyseinen suunta. Rauhoitusvyöhyke, jossa virtausvoima rauhoitetaan, on tarpeellinen myös siksi, että vaahtoker-15 rokseen siirtyisi nimenomaan kuplien mukana nouseva rikaste eikä voimakkaan sekoituksen liikkeelle saama muu liete. Vaahtokerrokseen nousseet mineraalihiukkaset siirtyvät kennoa ympäröivään vaahdon keräysränniin 11. Vaahdonsiirron tehokkuus ja sekoituksen oikea suuntaus näkyy vaahtokerroksen kohoamisena 12 akselin läheisyydessä.

* · 20 * * • ·

Lietteen vaakakierto vaimennetaan levymäisillä pystyohjaimilla eli I I t ;..f pystyhaitoilla 13, joita on vähintään 4, mutta edullisesti 8 kappaletta.

Lisäksi haitat ovat edullisesti tavanomaisia leveämmät ja ulottuvat • ·» normaalia keskemmälle kennossa. Käsiteltävä malmiliete 14 syötetään 25 kennon alaosasta syöttöyhteen 15 kautta sekoittimen vaikutusalueelle. Jäte

·. · I

16 poistetaan lll-vyöhykkeestä poistoyhteen 17 kautta. Vaahto 18 t | » poistetaan rännin alaosasta 19. On huomattava, että tärkeää on saada > pidettyä jo kerran vaahdottuneet mineraalipartikkelit koko ajan virtauksessa : ja poistettua ne kennosta ränniin. Tämä on mahdollista juuri em. virtausten . 30 dynamiikan hallinnalla ja sillä, että kennon yläosassa ei ole enää mitään » 8 109181 törmäysesteitä eli kuplia särkeviä ja siten niiden kantokykyä heikentäviä kiinteitä elementtejä.

Kuvassa 2 on esitetty eräs vaahdotuskenno 20, joka on pystysuora, 5 lieriömäinen ja varustettu tasapohjalla tai lievästi alareunastaan 21 pyöristetty. Kuvassa näkyy vaahtoränni 22 ja sen poistoaukko 23. Kuvassa näkyy myös jätteen poistoputki 24, vaakaohjaimet 9 ja pystyvirtaushaitat 13. Keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi 4 on sijoitettu onton akselin 3 varassa kennon alaosaan. Sekoitusmekanismia ympäröi staattori 5.

10

Kuvassa 3 on leikkauksena esitetty keksinnön mukainen vaahdotusmekanismi 4 kiinnitettynä onttoon akseliin 3, joka toimii kaasunsyöttöelimenä.. Kuvaan on otettu myös mukaan suorakaiteen muotoisista pystylevyistä muodostettu staattori 5, vaikka sen käyttö ei keksinnön mukaisessa 15 laitteessa ole välttämätöntä. Vaahdotusmekanismi 4 muodostuu kahdesta osakokonaisuudesta: suuntauselementistä 25 ja pystysiivekkeistä 26. Suuntauselementti 25 on symmetrinen ja se on keskeltä kiinnitetty mekanismin onton akselin 4 alaosaan. Suuntauselementin keskiosa eli ·, akselista ulospäin suuntautuva osa on vaakasuora ympyrälevy 27, joka on 20 ulkoreunoiltaan taivutettu alaspäin katkaistun kartion muotoiseksi. Alaspäin • · taivutettu ulkoreuna muodostaa vaakatason kanssa kulman a, joka on

I I I

;·: edullisesti välillä 30 - 60°, ja tämä suuntauselementin ulkolieve (lap) 28 muodostaa varsinaisen ohjausosan. Suuntauselementin liepeen (28) ii(*: halkaisija on % -1/6 kertaa koko suuntauselementin halkaisija.

25 I * *

Suuntauselementtiin 25 on kiinnitetty säteettä!sesti pystysuorat siivekkeet

t I I

26, joiden lukumäärä on vähintään neljä, edullisesti kuusi kappaletta.

»

Pystysiivekkeet ulottuvat pystysuunnassa suuntauselementin ylä- ja ) I » i ,,,: alapuolelle ja sivusuunnassa edullisesti juuri suuntauselementin uloimpaan • 30 reunaan asti. Pystysiivekkeiden leveys on edullisesti suurempi kuin ,· suuntauselementin kartiomaisen liepeen 28 leveys ja siten 9 109181 pystysiivekkeiden sisäreuna 29 ulottuu vaakalevyn puolelle. Siivekkeen ulkoreuna 30 on oleellisesti pystysuora, jolloin saadaan aikaan mahdollisimman tehokas vaahdotuskaasun dispergointi eli siivekkeen taakse muodostetaan maksimi alipaine. Siivekkeen sisäreuna 29 on 5 yläosastaan pystysuora, mutta alaosastaan 31 ulospäin kaarevasti kapeneva ja muodon tarkoituksena on minimoida energiahukka. Kaarevuus noudattaa edullisesti ympyränkaaren muotoa, jolloin ympyrän keskipiste 32 on siivekkeen ulkoreunalla, edullisesti ohjaimen liepeen 28 ulkoreunan ja pystysiivekkeen ulkoreunan 30 leikkauspisteessä 32.

10

Kun kaasu imetään onttoa akselia pitkin alaspäin ja ohjataan suuntauselementin keskilevyn 27 alle, kaasu sekoittuu sekoittimen allaolevasta vapaasta tilasta tulevaan, ja sekoitinta kohti nousevaan lietevirtaukseen. Sekoittuneena kaasu-lietevirtaus kääntyy ympyrälevyn 27 15 suuntaisesti ulospäin leviten. Suuntauselementin alaspäin käännetyn ulkoliepeen 28 vaikutuksesta virtaus kääntyy edelleen vinosti halutusti alaspäin. Sekoittimen pystysiivekkeiden 26 taakse muodostuneen voimakkaan alipaineen ansiosta kaasu dispergoituu pieniksi kupliksi.

• · *

Siivekkeet muodostavat sekoittimen alapuolelle juohean kapean . .·. 20 virtauskentän alhaalta tulevalle virtaukselle. Tähän edelläkin mainittuun ja j siinä olevaan dispergoituneeseen kaasuun yhtyy sekoittimen yläpuolelta tuleva lietevirtaus, mikä myöskin kääntyy suuntauselementin liepeen 28 •»· | ansiosta samaan suuntaan vinosti alaspäin. Koko yhtynyt suspensiovirtaus virtaa näin ohjautuneena staattorin 5 levyjen välistä, mitkä samalla alkavat 25 rauhoittaa ja ohjata vaakasuunnassakin virtausta säteettäiseksi, ...; sekoittimesta poispäin suuntautuvaksi suihkuparveksi.

* » *

Kuvassa 4 on esitetty muuten kuvan 3 mukainen vaahdotusmekanismi, . mutta suuntauselementin liepeen 28 sisäpuolelle on sijoitettu vielä kaasun ; 30 ohjauslevy 33, jonka avulla kaasun suunta käännetään oleellisesti vaakatasoon ennen kuin se dispergoidaan mineraalilietteeseen.

10 109181

Kaasumäärän kasvaessa ja/tai kaasun nopeuden kasvaessa syntyy vaahdotusmekanismeihin toisinaan painesykkeitä. Ohjauslevyn avulla voidaan välttää nämä painesykkeet. Ohjauslevyn halkaisija on maksimissaan sama kuin ympyrälevyn 27 halkaisija ja minimissään kaasun 5 tuloaukon eli akselin 3 sisähalkaisijan suuruinen. Ohjauslevyn etäisyys ympyrälevystä on edullisesti välillä V* - 1/6 kertaa kaasun tuloaukon halkaisija.

Keksintöä kuvataan lähinnä seuraavan esimerkin avulla.

10

Esimerkki 1.

Tehtiin tutkimus kolmen erilaisen sekoittimen vertaamiseksi • sekoitin a - OK-roottori (tavanomainen patentin US 4078026 mukainen vaahdotusmekanismi, 15 · sekoitin b - patentin US 4548765 mukainen gls-sekoitin ja • sekoitin c - keksinnön mukainen glsdl-sekoitin.

Taulukossa 1 on esitetty mitatut vertailuarvot sekä tehonotolle että ns. pystyvoimalle eli millaisella voimalla sekoitinmekanismi vaikuttaa kennoon; ... positiivinen merkki (+) tarkoittaa, että sekoitus lisää astian pohjaan 20 vaikuttavaa painoa ja negatiivinen (-) että se keventää painovaikutusta. Vertailusekoittimeksi on valittu gls-sekoitin (b). Sekä a että c ajettiin ilman staattoria ja staattorin kanssa kuvan 2 mukaisessa kennossa, gls-se-:"koittimen kanssa ei käytetty staattoria.

Taulukko 1. Suhteelliset arvot mittaustuloksista.

25

Sekoitin Suhteellinen tehonotto Suhteellinen pystyvoima

Ei staattoria Staattori Ei staattoria Staattori : a=OK-roottori 0,89 1,41 -1,35 -0,72 . b=gls 1 - 1 - 30 c=glsdl 2,08 1,79 -0,80 -1,59 109181 11

Ilman staattoria a- eli OK-sekoitin ottaa vähiten tehoa, mutta staattorin kanssa tehonotto kasvaa 1,6-kertaiseksi. Samanaikaisesti kennoa keventävä pystyvoima putoaa staattoria käytettäessä. Tämä merkitsee sitä, 5 että a-sekoitin hukkaa staattorisiivissä energiaansa lisääntyneen vastuksen vuoksi (tehon lisääntyminen), jolloin nousuvirtaukseen jää entistä vähemmän energiaa (pystyvoiman vähentyminen). Tämä todettiinkin kennovirtauksia seuraamalla eli virtauksen keskittäjän, vaakarenkaan vaikutus entisestään huononi. Sekoittimesta tuleva virtaus oli liian heikkoa ίο voittamaan kuplaston nostevaikutuksen, jolloin virtaus kennossa tapahtui (molemmissa tapauksissa) kennon laidoilla ylös ja keskeltä alas eli vaahdon poistamiseen tarvittiin hankalia apuohjaimia, jotka pyrkivät rikkomaan kuplia.

15 Sekoitin b eli gls toimi kuten em. patentissakin on todettu, mutta ylöspäin keskellä tapahtuva virtaus oli liiankin laajalle jakaantunut eli voimaltaan heikko, jolloin tietyn muotoisissa kennoissa ei saatukaan riittävän edullista ·, keskivirtausta aikaa, koska jälleen kuplien nostevaikutus alkoi voittaa I · · · lietevirtauksen impulssivoiman. Pystyvoima on tässä tapauksessa alaspäin . . ·, 20 painava johtuen sekoittimen rakenteesta.

Keksinnön mukainen glsdl-sekoitin (c) toimi kaikissa olosuhteissa halutulla tavalla, keskeltä ylös pintaan ja siirtäen vaahtoa kennoa kiertävään ränniin. Tämä näkyy tehoissa ja pystyvoimissakin. Ensinnäkin tehonotto on kaikissa ·;·: 25 tapauksissa suurempi kuin vertailusekoittimilla. Toiseksi, tehonotto pienenee staattorin asentamisen jälkeen (0,86-kertaiseksi), mikä merkitsee sitä, että staattori ei aiheutakaan lisävastusta, vaan pienentää sitä, koska .*··. se tasoittaa ja ohjaa sekoittimesta purkautuvaa virtausta. Tällöin haluttu / . suuntaus tehostuu edelleen ja lisäenergiaa saadaan ll-vyöhykkeelle, , · · ’ 30 nousuvirtauksen keskittämisvyöhykkeelle. Kolmanneksi tämä lisäenergia eli 12 109181

Tutkimuksen aikana vertailtiin pystykennon kolmea muotoa; patentin US 5219467 yläosastaan laajenevaa rakennetta, patentin US 5078505 mukaista suoraa lieriömäistä rakennetta ja viimeksi yläpäästään 5 pullomaisesti supistuvaa rakennetta. Kuvan 1 haluttu virtaus hankaloitui, mitä pienemmäksi yläosa supistui eli millään muulla kuin keksinnön mukaisella sekoittimella ei tällöin onnistuttu aikaansaamaan haluttua virtausta. Syy on aivan luonnollinen; on saatava keskelle hyvin voimakas ja hallittu nousuvirtaus kuplaston nostevaikutuksen voittamiseksi ja sitä ei 10 ollut muilla kuin meidän keksintömme mukaisella rakenteella. Kennon supistuminen yläpäästään tarkoittaa tässä tapauksessa sitä, että paluu-virtauksella ei ole enää riittävää tilaa laskeutua reunoilta alaspäin, kun on kyse heikosta ja labiilista virtauksesta.

15

Claims (15)

1. Vaahdotuskennossa käytettävä vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että vaahdotusmekanismi (4) on muodostettu kennon alaosaan 5 ulottuvan onton akselin (3) alapäähän ripustetusta suuntauselementistä (25) ja olennaisesti sen ulkoreunasta sisäänpäin kiinnitetyistä pystysiivekkeistä (26), jotka ulottuvat suuntauselementin ylä- ja alapuolelle, ja että suuntauselementin (25) olennaisesti vaakasuora ympyrälevy (27) on keskiosastaan kiinnitetty symmetrisesti akselin 10 ympärille ja keskilevyn ulkoreuna on taivutettu alaspäin ohjausosan muodostavaksi liepeeksi (28).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että suuntauselementin alaspäin taivutettu lieve (28) muodostaa 15 vaakatason kanssa 30 - 600 kulman.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että suuntauselementin liepeen (28) halkaisija on ΛΑ - 1/6 kertaa koko , ·; . suuntauselementin halkaisija. ;V: 20

• 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että pystysiivekkeiden (26) leveys on suurempi kuin suuntauselementin liepeen (28) leveys.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että pystysiivekkeet (26) on kiinnitetty säteettäisesti suuntauselementtiin (25). f

· ·:··; 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, 30 että pystysiivekkeen ulkoreuna (30) on pystysuora ja sisäreuna (29) on „„ 109181 yläosastaan pystysuora ja alaosastaan (31) ulospäin kaarevasti kapeneva.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, 5 että pystysiivekkeen sisäreunan alaosan (31) kaarevuus noudattaa ympyränkaaren muotoa, jolloin ympyrän keskipiste on siivekkeen ulkoreunalla.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, 10 että suuntauselementin liepeen (28) sisäpuolelle on sijoitettu kaasun ohjauslevy (33).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että ohjauslevyn (33) halkaisija on välillä ympyrälevyn (27) halkaisija - 15 sekoitusmekanismin akselin (3) halkaisija.

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että ohjauslevyn (33) etäisyys ympyrälevystä (27) on välillä Vz - 1/6 , ·: ·. kertaa sekoitusmekanismin akselin (3) halkaisija. : V: 20

·;·· 11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, että vaahdotusmekanismi on sijoitettu vaahdotuskennoon (2, 20), joka on varustettu virtauksen pysty- ja vaakaohjaimilla (13,9).

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, I · » t että vaahdotuskennossa (2, 20) vaahdotusmekanismin (4) ympärille on ; '·· sijoitettu staattori (5). * I

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vaahdotusmekanismi, tunnettu siitä, 30 että vaahdotusmekanismin (4) ontto akseli (3) toimii is 109181 kaasunsyöttöelimenä.

13 109181

14. Menetelmä kaasun sekoittamiseksi mineraalilietteeseen ja hiekkaantu-misen estämiseksi vaahdotuskennossa, jolloin vaahdotuskennon 5 sekoitusvyöhykkeelle (I) aikaansaadaan voimakas sekoitus, jonka avulla muodostunut lietesuspensio suunnataan kohti kennon sivuseiniä, jossa virtaus käännetään takaisin kohti kennon keskustaa, josta kaasukupliin kiinnittyneitä mineraalihiukkasia sisältävä suspensiovirtaus nousee keskittämisvyöhykkeellä (II) kennon keskiakselin ympäriltä 10 rauhoitusvyöhykkeelle (III), jossa virtaus käännetään kennon keskeltä laidoille päin ja muodostunut vaahto poistetaan vaahtokerroksesta (IV), tunnettu siitä, että sekoitusvyöhykkeellä (I) kaasu syötetään mineraalilietteeseen vaahdotusmekanismin onton akselin kautta mekanismin alle ja dispergoidaan mineraalilietteeseen; lietesuspension 15 suunta käännetään mekanismiin kuuluvan, lieriömäisesti ulkolaidalta alaspäin taitetun suuntauselementin avulla vinosti alaspäin kohti vaahdotuskennon sivuseiniä.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että : 20 kaasun suunta käännetään vaakatasoon, ennen kuin se dispergoidaan ·:··: mineraalilietteeseen. » · 109181