JP3086252B2 - ガス粒子の形成 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体媒質内にガス粒子を形成する方法、及
び装置に関し、また特に、これに限定されないが、浮遊
装置内の液体、又はスラリーへのガス混和に関するもの
である。

発明の背景 本発明によるガス粒子を形成する方法、及び装置は、
例えば、好気性微生物を使用する生物廃液の浄化のため
の空気混和、又は酸素添加、液体、又はスラリーの予め
の空気混和、及び／又は組み合わせた剪断凝集、液体ガ
ス化、及び鉱物、又は石炭に富む懸濁液のように液体媒
質の有効な空気混和を必要とするようないかなる用途に
も使用することができる。鉱物浮遊装置の液体、又はス
ラリーにガス粒子を形成し、分散させる特定の例につい
て説明するが、本発明方法と装置とは非常に広い用途に
適用することができく。

浮遊選鉱は、低グレードの鉱石から価値物質を濃縮す
るため使用する方法である。鉱石を微細に粉砕後、又は
粉砕中、この鉱石を水に混合してスラリーを形成する。
化学物質をこのスラリーに加え、含まれている種々の鉱
物質間の表面特性の相違を選択的に増大させる。次に、
このスラリーに豊富に空気を混和し、好適には（疎水性
の）鉱物質を泡に付着させて浮遊させ、この鉱物質の付
いた泡を次の処理のために除去する。

この浮遊選鉱の性能の重要な因子は、スラリー内に分
散しているガス粒子、又は貴方の寸法、容積、及び分布
である。本発明は、プロセスによって必要なガスの流量
に関せず、ガス粒子の希望する寸法を容易に制御でき、
ガス粒子を比較的均一に分散させることができるガス粒
子形成方法と装置とを提供するよう開発されたものであ
る。浮遊装置の更に幾つかの改良についても記載する。

発明の要約 本発明の一態様による液体媒質内ガス粒子形成方法
は、 前記液体媒質内に浸漬した端縁を有する表面にガスの
被膜を形成し、 前記ガスの被膜に隣接して、前記表面上に前記端縁に
向け指向する液体の流れを発生させ、 このようにして、使用中、前記端縁に接近し、及び／
又は前記端縁から去る際に剪断力により前記ガスの被膜
を破断してガス粒子にすることを特徴とする。

この方法には、前記端縁において前記液体の流れに合
流する第２の液体の流れを発生させる工程を含むのが好
適である。

通常、前記第１の液体の流れ、及び前記第２の液体の
流れは異なる速度を有する。また、通常、前記第１の液
体の流れ、及び前記第２の液体の流れを前記ガスの被膜
と共に、前記表面の前記端縁に向け加速する。

本発明の他の態様によるガス粒子形成装置は、 液体媒質内に浸漬した時供給されたガスの被膜を形成
する表面を有する構造体を具え、前記表面に端縁を設
け、使用中、前記ガスの被膜が前記端縁に接近し、及び
／又は前記端縁から去る際に、前記ガスの被膜に隣接し
て前記表面上に発生し前記端縁に向け指向する液体の流
れによる剪断力によって前記ガスの被膜を破断してガス
粒子にするよう前記端縁を配置したことを特徴とする。

前記端縁を唇部の形状に形成し、これにより使用中、
前記表面上の前記液体の流れが第２の液体の流れに合流
できるようにするのが好適である。

本発明装置の一実施例では、一端に環状唇部を画成す
る外方に拡大する円周端縁を有する円形の形態のガスプ
リフィルミング体を前記構造体に設け、このガスプリフ
ィルミング体の外面上に前記ガスの被膜を形成するよう
にする。また、前記環状唇部の外径より僅かに大きい外
側逸出直径を有する円形孔の形状の送出口と液体導入口
とを有する室内に前記ガスプリフィルミング体を収容す
るのが好適である。

代案の実施例では、前記構造体が、室内に同心に取り
付けた第１中空体と、第２中空体とを具え、これ等中空
体の外側円周端縁によって、液体とガスとが通る少なく
とも１個の環状間隙を形成させる。これ等中空体の少な
くとも一方の外面上に前記ガスの被膜を形成するように
するのが好適である。また、これ等中空体の一方の外周
端縁と共に環状間隙を形成する終端縁を有する壁のこの
室に設けるのがよい。

本発明のガス粒子形成装置の他の実施例では、前記構
造体が、湾曲したテーパに、即ち先細になった外周面を
有する円錐体を具え、この円錐体を液体媒質に浸漬した
時、この円錐体上にガスの被膜を形成するようにする。
この外面には、この表面の端縁を形成する少なくとも１
個の円周突条を設けるのが好適である。

一層好適な実施例では、円形孔の形状の送出口を有す
る前記室に内に、前記ガスプリフィルミング体を収容
し、環状間隙を形成するよう前記円形孔の近くに前記環
状唇部が位置するよう前記ガスプリフィルミング体を配
置する。

使用中前記ガスの被膜を形成する前記外面上にガスを
送給するガス分散送出口を前記ガスプリフィルミング体
に設けるのが有利である。自己シール性を有する弾性材
料でこのガス分散送出口を覆う。

本発明の他の態様によれば、内部に収容した液体、又
はスラリーに空気混和を行うための上述のガス粒子形成
装置を組み込んだ浮遊装置を設ける。

この浮遊装置を浮遊コラムの形状にし、このコラムの
下端に、又は下端の付近に上述のガス粒子形成装置を配
置するのが好適である。

図面の簡単な説明 本発明を一層明らかにするため、添付図面を参照し
て、好適な実施例を詳細に説明する。

第１図は、ガス粒子形成装置の一形状に線図的に示
す。

第2A図は、及び第2B図は、それぞれ好適な実施例のガ
ス混和ユニットを部分断面図、及び平面図で示す。

第３図は、他の実施例のガス混和装置の断面を示す。

第４図は、他の実施例のガス混和装置を示す。

第５図は、更に他の実施例のガス混和装置を示す。

第６図は、第５図のガス混和装置を組み込んだ浮遊装
置を示す。

好適な実施例の詳細な説明 本発明の好適な実施例に採用する液体媒質内にガス粒
子を形成する新規な方法を第１図を参照して説明する。
この方法は、必要に応じて平面、円形、又は円錐形にす
ることができる表面10上に、第１図に示すようにガスプ
リフィルミングの原理、即ち一旦ガスを薄い被膜に形成
し、次にこの被膜を破砕してガス粒子を形成する原理を
採用している。断面図で第１図に示す構造体は、液体媒
質内に一部、又は完全に浸漬している。導管12からの供
給ガスは、ガスポート14を通じて表面10上に進入する
が、表面10上に液体16の流れがあるため、この表面10上
にこのガスの薄い被膜18を形成する傾向を生ずる。唇状
の端縁20を表面10に設ける。液体16の流れは、この端縁
20に向け、ガス被膜18に隣接して表面10上を流れる。ガ
ス被膜18が表面10の端縁20を去る際、液体16とガス被膜
18との間に運動量が移動することによって発生する剪断
力により、ガス被膜18は破断してガス粒子になる。

第２液体22の流れを発生させるのが好適であり、この
第２液体22の流れは、表面10の唇部20で第１液体16と合
流する。これ等液体16、22が合流することによって、ガ
ス被膜18が唇部20を去る際にガス被膜18と液体媒質との
間に発生する剪断力を増大させることができ、次にこの
合流によって、ガス被膜18をこれ等２つの液体の流れに
混合させる。通常、これ等２個の液体16、22の流れは、
異なる流速を有し、ガス被膜18と供に唇部20に向け加速
される。この目的のため、図示の構成に、バッフル24を
設け、唇部20に向かう液体16、22の通路を規制する。も
し、加速する流れが、ガスプリフィルミング表面10から
離れる方向に連続する変化を受けると、液体の流れは、
唇部20に到達する前にガス被膜18を破砕して粒子にして
しまう。

２個の液体の流れを有することは、必ずしも必須のこ
とでなく、単一の液体の流れ16でも好適に作用する。こ
の２個の液体を有する構成では、表面10の下の液体団
は、最初はほぼ静止しているが、ガス被膜18と液体16と
が唇部20において表面10から離れる時、表面10の下方の
液体22は、唇部20から去る液体とガス粒子との流れに乗
って運ばれる。一般に、ガス被膜18の速度は、液体16、
22の流れより早い。

唇部20の手前、又は唇部20の位置で形成されるガスの
粒子は、又はガスの泡の寸法は、液体16、22の流れと、
ガス被膜18との相対速度と、質とによって殆ど定まる。
代表的な平均的な泡の寸法は0.5mmであるが、この寸法
は、所定の装置の形態で、圧力降下が20〜60キロパスカ
ルの範囲にある際、毎秒ほぼ6mの液体流速で達成され
る。50マイクロメートルと２〜3mmのガス粒子の寸法
は、液体とガスとの相対速度を変化させることによって
達成される。しかし、液体、及びガスの速度プロフィル
が一定であれば、図示の方法、及び構造によって生ずる
ガス粒子の容積と、分布とは、ほぼ均一に留まる。

次に、第２図、第３図、第４図、及び第５図を参照し
て、ガス粒子形成装置、又は空気混和装置の４個の異な
る実施例を説明する。

第２図に示すガス分散ユニット、又は空気混和装置の
好適な形状は、環状唇部28を画成する外方に広がる円周
端縁を有する円筒体26を有する。円筒体26の外面30上に
薄いガス被膜を形成させる。ガスプリフィルミング体、
即ち円筒体26を室32内に収容し、この室の壁37にガス導
入口34と、液体導入口36とを設ける。更に、室32の壁37
に円形孔の形の送出口を設け、この円形孔の逸出外径を
環状唇部28の外径より僅かに大きくする。外方に広がる
円周端縁をこの円形孔内に収容するようガスプリフィル
ミング体26を室32内に取り付け、環状唇部28と円形孔の
内周との間に環状間隙38を形成する。この実施例では、
必要に応じ、環状間隙38の幅を変化させるよう、ナット
40によって円筒体26を調整する。

導入口36を通じて接線方向に液体を室32に入れ、円筒
体26のステムの周りに渦流作用を発生させる。導入口34
から入るガスは、液体より軽いから、遠心力に起因し
て、このガスは円筒体26の外面30の周りに強制的に集中
する。その結果、環状間隙38を通る液体の流れがこのガ
スの流れに作用して強制的に外面30上に薄い被膜を形成
させる。液体とガスとが強制的に間隙38を通るから、ガ
ス被膜が円筒体26の唇部28を去る際、このガス被膜は破
砕してガス粒子になり、このガス粒子は、プリフィルミ
ング液体の流れ42と、噴出流、即ち剪断流44との両方に
混合する。

また、スクロール46、46aを通じて環状に、即ち計画
したように、ガスを室32内に円筒体26の外面に噴射す
る。この代案としてのガス噴射方法では、液体を接線方
向を室に入れて渦流作用を発生させる必要はない。これ
は、ガス円筒体26の外面30に直接、噴射できるからであ
る。円筒体26の外面30にガスを送るため採用する後者の
方法では、ガス進入口47を弾性材料48で覆い、この弾性
材料によって、逆流防止シールを行わせる機能と、ガス
プリフィルミング作用、即ち一旦ガスを薄い被膜に形成
し、次にこの被膜を破砕してガスの粒子を形成する機能
との２個の機能を行わせる。前者の方法では、弾性材料
48によって、ガス導入口34を覆う逆流防止シールになる
ようにする。ガスプリフィルミング体26の位置を手動、
又は自動的に調整できるようにし、その目的は、種々の
液体対ガス比と、種々の圧力とにおいて、一定、又は可
変のガス粒子寸法を得るためであり、これにより、希望
するガス粒子寸法と、次の混合体、及び渦流のパラメー
タを得るような範囲内に、導入口と、装置排出口との間
の液体圧力降下を維持することができる。

第３図に示す第２の実施例のガス分散ユニットでも、
液体導入口52から接線方向に液体を室50に入れる。同心
に取り付けた１対の中空截頭円錐体54を室50内に収容す
る。ガスプリフィルミング体54の外面58の静的圧力勾配
が減少する区域に向け、ガス導入口56、56aから室50内
に直接ガスを噴射する。先に述べた実施例におけるよう
に、遠心力に起因して、このガスは截頭円錐体54の外面
58の周りに、強制的に集中する。その結果、空間62に通
る液体の流れが更に間隙60に通り、この液体の流れがこ
のガスの流れに作用して、強制的にガスプリフィルミン
グ体54の外面58上に薄い被膜を形成させる。中空截頭円
錐体54を室50内に同心に取り付け、この円錐体54の逸出
端縁、即ち唇部57と、室50の円筒壁59の周縁逸出端縁と
によって環状間隙60を形成する。この環状間隙60を通じ
て、特定の状態で、必要な速度ロフィルで、液体とガス
とはこのガス分散ユニットから逸出する。円錐体54の外
面58に形成されたガス被膜は、唇部57を去る際、破砕さ
れてガス粒子となり、このガス粒子は、次にプリフィル
ミング液体流62と、剪断流64とに混合する。ガスを中空
体54の一方の面に送ってもよいし、両方の面に送っても
よいことは明らかである。

液体が接線方向に導入口52に入る場合、代わりのガス
導入口66を通じて、室50内の液体の流れ内に直接ガスを
噴射することができる。前に述べた実施例のように、ガ
ス進入口68を弾性材料70で覆い、この弾性材料によっ
て、逆流防止シールを構成すると供に、プリフィルミン
グ作用を増大する両方の機能を行わせる。ナット72を使
用して、室50内の円錐体54の位置を調整することによっ
て、間隙60の寸法を変えることができる。従って、前に
述べた実施例のように、截頭円錐体54と、室50の壁50と
の相対位置を手動、又は自動的に調整することによっ
て、種々の液体対ガス比の許で、希望するガス粒子の寸
法と、続いて起きる混合、及び乱流のパラメータとを制
御することができる。

上述したように、第３図に断面図で示すガス分散ユニ
ットは、円形、即ち円筒状であるが、直線状、又は平板
状のガス分散ユニットに僅かな変更を加えることもでき
る。この代案の構成では、室50の壁59を図面から垂直に
延在するほぼ平坦状にし、円筒体54を図面から垂直に延
在する平坦ブレード、即ち平坦羽根の形状にする。円筒
体54の表面58のプリフィルミング作用は、接線方向の液
体の流れによって生ずる渦流作用に起因して生ずるので
なく、プリフィルミング作用を増大させる弾性材料70を
設けたガス進入口68と、ガス導入口56とを通じて表面58
にガスを直接噴射することに起因する。１個、又はそれ
以上の円筒体54を採用してもよく、これにより室50の複
数個の壁59によって、又は複数個の隣接する円筒体によ
って間隙60を形成する。複数個のプリフィルミング体54
を設ければ、ガスプリフィルミング表面積が増大すると
供に、制御の融通性が増す利点がある。

ほぼ流れの方向に外方に広がる円周端縁を有する円
形、即ち円筒形のプリフィルミング体は有利である。こ
れは、このようにして形成されたプリフィルミング面は
広い円周面積を有するからである。従って、ガスが外方
に広がる円周端縁に向け流れる際、形成されるガス被膜
は一層薄くなり、プリフィルミング作用を一層増大す
る。

第４図は、第３実施例のガス分散ユニット、又はガス
粒子形成装置を示す。この実施例は、円錐形のガスプリ
フィルミング体61を具え、外周面63を点65まで湾曲した
テーパに、即ち湾曲した先細にする。外面63の端縁、又
は唇部を形成する少なくとも１個の円周突条67をこの外
面63に設け、使用中、この外面に形成されたガス被膜が
唇部67を去る際、ガス被膜と、この端縁に向け指向する
隣接する液体の流れとの間に生ずる剪断力によって、こ
のガス被膜を破断してガス粒子にすることができる。第
４図に拡大して一層明瞭に示すように、カスケード状に
配置した複数個の外面部63によって形成した複数個の円
周突条67を外面部63に設けるのが好適である。上述した
実施例のように弾性材料70で覆った導入口69を通じて、
ガスを外面部63に指向させる。この弾性材料70は、ガス
プリフィルミング作用を増大すると供に、逆流防止シー
ルを構成する作用がある。

全プリフィルミング体61は、通常、例えば液体、又は
スラリーのような液体媒質に浸漬し、液体を汲み上げる
液体送給管71の口部に向けプリフィルミング体61の先端
を指向させる。管71から逸出する液体をプリフィルミン
グ体61の外面61に送り、カスケード状の外面部63上に流
す。各外面部63上に形成したガス被膜上に、外面部63の
湾曲した形状に起因する遠心力により液体の流れによっ
て圧力を作用させ、ガス被膜を唇部67に向け加速させ
る。ガス被膜が唇部67から去る際、ガス被膜と液体の流
れとの間の運動量の移動により生ずる剪断力によって、
ガス被膜を破断してガス粒子にする。このガス粒子は軽
いので、外面部63から押し出され、周囲の液体媒質内に
分散し、ガス混和が行われる。

各突条、又は唇部67の直ぐ下に、渦巻73を発生し、こ
れにより液体の第２の再循環流を発生し、この再循環流
は、唇部67における、又は唇部の付近の上述した流れに
合流し、剪断作用を強化する。上述の実施例は、外面63
上に液体の適切な流れを発生させるために、プリフィル
ミング体61を包囲するいかなる付加的室、又は遮板をも
必要としないので、有利である。

第５図は、本発明によるガス混和装置のその他の実施
例を示し、調整自在の中空ステム76の形の円形、即ち円
筒形のプリフィルミング体74を液体室78内に収容する。
この液体室78のケーシング82の壁に液体導入口80を設け
る。ステム76のヘッド90に外方に広がる截頭円錐面84を
設け、その円周端縁によって環状唇部86を画成する。截
頭円錐面84の部分88の表面上に、薄い被膜を形成するよ
うにする。液体室78のケーシング82に円形孔の形状の液
体送出口を設け、その逸出外径を環状唇部86の外径より
僅かに大きくする。ヘッド90の截頭円錐面84をこの円形
孔内に収容するよう、ケーシング82内に調整自在のステ
ム76を摺動自在に取り付けて、ケーシング82内に液体送
出口を形成している円形孔の凸状環状唇部94と、截頭円
錐面84との間に環状間隙92を形成する。

使用中、ガスはガス室98の導入口96に入り、孔100を
経て中空ステム76内に通る。更に、ガスは、中空ステム
76を上昇し、孔102を経てプリフィルミング体74のヘッ
ド90内の室104内に入る。次に、ガスは、分散送出口106
を経て截頭円錐面84のプリフィルミング表面部88に送給
される。通常環状ゴム座金の形状の自己シール性の弾性
スプレーダ108で分散送出口106を覆い、この弾性材料に
よって、逆流防止シールを行う機能と、ガスプリフィル
ミング作用の増大する機能との２個の機能を行わせる。
使用中、液体、又はスラリーと、ガスとの両方を強制的
に間隙92に通し、ガス被膜が唇部86を去る際、ガス被膜
を破砕してガス粒子にし、次に、プリフィルミング液体
流110と、ヘッド90の上方の空間114からの際循環流、又
は剪断流とにこのガス粒子を混合する。スラリーとガス
被膜との間の流速の相違により、間隙92内の液体とガス
との界面にさざ波を発生させ、凸状の唇部94の曲率によ
って、遠心力を発生する流れの方向を連続的に変化させ
る。この遠心力は、唇部94を離れるスラリー内に存在す
る固体粒子を移動させる。この移動する固体粒子は、ガ
ス被膜に貫入し、ヘッド90上のプリフィルミング表面部
88に衝突する。そして、ヘッド90の上方のガスとスラリ
ーとの混合物の空間114内に進入した後の破断したガス
被膜を、この固体粒子が通過する。従って、ガス被膜を
通過して容積114内のスラリーの流れに再結合する各固
体粒子は、ガス粒子を乗せて移動するから必要なガスの
分散と、剪断作用を強化する泡寸法とを達成する。凸状
の唇部94と、ヘッド90のプリフィルミング表面部との両
方に、例えば、セラミックコーチングのような耐摩耗コ
ーチングを施す。

室内116によって形成した摺動組立体により案内され
るステム76の高さを変化させることによって、室78と、
空間114との間のスラリーの差圧を10〜100キロパスカル
間に調整することができる。この案内116に取外し可能
のスリーブ118を設け、ステム76と案内116との間を気密
に封鎖する。この構成にスラリーが進入するのを可撓性
ベロース120によって防止する。この可撓性ベロース120
の一端は、圧縮座金122と、ナット124とによって保持さ
れ、他端は、案内116に設けたフランジと、ケーシング8
2の底板126とによって保持される。ステム76を位置決め
する作動機構（図示せず）を手動にしてもよいし、自動
にしてもよく、中空ステム76を通じてガス室98内にスラ
リーが進入するのを、弾性材料から成る自己シールスプ
レーダ108によって防止する。自己心決めロッド128をパ
ッキン130に貫通して室98から突出する。室98内の空気
送給圧力は、通常、室78内のスラリーの圧力に等しい
か、僅かに高い。

この実施例のガス混和装置では、例えば０と75％との
間の操作値にスラリー内の固体粒子の割合の関数とし
て、間隙92を変化させることにより、泡の寸法を制御す
ることができる。間隙92内のスラリーの速度が毎秒1.5m
と12mとの間にあり、表面88に形成したガス被膜内のガ
スの速度が毎秒340mまでである場合、0.2mmと3.0mmと間
の寸法範囲内の泡寸法が得られるよう、室78と空間114
との間の差圧を変化させることができる。生じたガス粒
子、即ち泡の群は、間隙92からの続いて生ずるスラリー
の流れと、空間114からのスラリーとガスとの混合物の
再循環流112とに均一に混合し、分散したガスの容積
と、この装置に通るスラリーとの間の比は、６対１のよ
うな高い値になる得る。

第５図に示す実施例のガス混和装置はただ１個のプリ
フィルミング体74を有する。しかし、プリフィルミング
表面積を増大させるためには、プリフィルミング体74に
同心に円環体状の付加的なプリフィルミング体（単数、
又は複数）を設けることができる。

最少のエネルギー消費量で、性能を向上させるよう、
鉱物、又は石炭濃縮プロセスのための浮遊装置と組み合
わせて、上述のガス分散ユニットを使用することができ
る。上述のものに類似するガス分散ユニットを採用る浮
遊装置を説明する。

第６図に示す浮遊装置は、第５図に示すものに類似す
るガス分散ユニット、即ちガス混和装置140を細長いラ
イザー142の下端に採用する。ガス導入口141を通じて、
このガス混和ユニット140内にガスを射出し、スラリー
送給管143を通じてスラリーをこのガス混和ユニット140
内に送給する。ライザー142は、高密度のポリプロピレ
ン（HDP）管部分を含む種々の材料から構成することが
でき、30mの長さになるまで、これ等管部分の端部と端
部とを接合する。ライザー142と、ガス分散ユニット140
との間に、ライザー142より直径が大きい反応器容器144
を設ける。この反応器容器144は、通常、内側にセラミ
ックをコーチングした肉厚の軟鋼板で製作する。このガ
ス混和ユニット140は、反応器144内に排出して、毎秒10
mまでの高い剪断速度を発生する。ガスの泡はそれに乗
せた粒子と共に、ガス混和ユニット140から通常半径方
向に排出し、反応器144内のスラリーとガスとの混合体
に、この粒子を乗せたガスの泡を均一に分散させる。均
一な分散を容易にするが、同時にガス粒子と再結合して
大きな泡を形成するのを容易に防止するよう、反応器14
4の寸法と、形状とを定め、流れの運動のエネルギーの
大部分をこの反応器の容積内で消散させるようにする。
このようにして、通常、反応器144は強い乱流が存在す
る浮遊装置の一部に過ぎなく、このユニット内の流れの
残部は、著しく静止している。

ガスとスラリーとの混合体は、ライザー142を通り、
ライザーの頂部の拡大端部146を通って上昇するが、こ
のガスとスラリーとの混合体が分離ユニット150の空間1
48内に去る時、ライザー142の排出口部で、スラリー液
体からガスの気泡が分離されるよう十分に、この混合体
をスローダウンさせる。このように独立しようとするス
ラリー液体は、泡から分離して外側容器152内に流出す
る。このスラリー液体は、この外側容器152から、再循
環管154を通じて、ガスが混和していないパルプとして
ガス混和ユニット140内に復帰循環するか、管156を通じ
て、滓として除去される。

ライザー142内のガスとスラリーとの混合体の流れ
は、通常、乱流の無い成層流であり、有効な鉱物質の捕
集のために必要な条件を提供している。85％まで、更に
普通には50〜70％までのエアリフト状態によって、泡の
多い状態が常時維持される。ライザー142内のガスとス
ラリーとの混合体の速度は、毎秒、0.1〜2.0m、更に普
通には毎秒、0.3〜1.0mの範囲内に維持される。このガ
ス混和ユニットの液体導入口の全スラリーの液柱の圧力
に結びついた上記のような高いエアリフト値の直接の結
果として、このガス混和ユニット140によって「観察さ
れる」低い排出圧力に起因し、十分な圧力降下を発生
し、ガスの気泡の分散と、この浮遊装置を通ずるスラリ
ーの再循環とを生ぜしめ、これによりガスエネルギーを
使用して全体のプロセスを駆動する。外側容器152の口
部をライザー142の口部に対し十分大きくし、ガス混和
が行われていないスラリーの速度を十分低く保持し、ガ
スが再循環回路内に再捕捉されるのを防止し、又は滓と
して排出する。

滓送出管156によって形成した堰構造により、ライザ
ー142の排出口部の下に、外側容器152内のパルプレベル
を維持する。外側容器152内の再結合パルプレベルが、
ライザー142の拡大端部146の口部の上に決してならず、
通常0.05〜0.25m以下になるよう、滓送出管156の大気排
出部を位置決めし、これにより、パルプ摂取により乱流
を発生する原因となるライザーの底部圧力の増大がない
ようにし、ライザー内の再循環を避けるようにする。

外側容器152の頂部フランジに連結した平行ダクト162
を通じて上昇する深い泡層160をライザーから排出され
た泡によって形成する。この泡ダクト162を垂直に隔壁
で分離し、泡の大きな再循環を防止する。泡の大きな再
循環は、価値物質が大きく失われことになり得るもので
ある。泡ダクト162を形成する１個、又はそれ以上の部
分を取り外すことにより、又は種々の高さの泡ダクトを
設けることにより、泡の高さを変えることができる。

泡ダクト162の上方に泡洗浄システム164を設け、ポー
ト165を通じて設けたマニフォルドからの添加物混合水
の分散する流れによって、この泡を洗浄する。泡洗浄シ
ステム164に泡除去システム166を組み合わせてもよく、
この泡除去システム166によって最終濃縮物を捕集し、
貯蔵、及び／又は更に処理するため、送出口168からこ
の最終濃縮物を排出する。

ガス混和ユニット140内にプリフィルミングの間隙を
増大し、又は減少させることにより、スラリー圧力降下
を変化させ、最循環速度と同時に、泡寸法を制御するこ
とができる。最循環するスラリーの容積が、予測される
スラリーの送給流れの４〜20倍になるように、この浮遊
ユニットの通常の寸法を定める。このことは、現在のプ
ラクチスである「単一パス」について重要な利点であ
り、これにより、価値物質が付着する可能性を高め、従
って、緩やかに浮遊する価値物質の回収を増大すること
ができる。更に、このガス混和装置に通るスラリーの流
量は、作動圧力降下のみによって指示されるから、その
数値は、送給圧力の変化に影響を受けない。これは、ス
ラリーの再循環流量は補正するように変化し、ガスの分
散特性を不変に維持するからである。上述の要旨から得
られる付加的利点として、この浮遊装置における滞留時
間は、通常例えば30〜120秒のような短い時間である。

パルプを送給する代わりの方法は、再循環管154の頂
部の送給導入口170を使用すること、及び／又は容器152
に直接送給する送給管172を使用することである。再循
環管154の頂部への送給流体の排出量が、滓送出管156へ
の進入量に全体的に釣り合わなくなった時は、送給管17
2を使うことができる。再循環管154には、制御弁174を
設け、ガス混和ユニット140に送り込まれるスラリーの
流量を制御することができる。

第６図の浮遊装置は、ただ１個のガス混和ユニットを
採用しているが、必要なら、２個、又はそれ以上のガス
混和ユニットをライザー142に結合することができる。
この場合、各ガス混和ユニットは、ガス分散のための自
分自身の反応器容器を具える。必要なら、１個の浮遊装
置に、１個、又はそれ以上のライザーを組み込むことが
できる。更に、反応器とライザーと共にガス混和ユニッ
トを設ける原理は、通常の浮遊コラムに採用することが
できる。この場合には、再循環するパルプと泡との界面
のすぐ下のコラムの静止帯域からの濃縮スラリーを使用
し、コラムに隣接してライザーを配置する。このライザ
ーは、適当に変更した通常の浮遊装置のライザー内に設
置することもできる。

ガス粒子形成方法と装置との好適な実施例、及び浮遊
装置の種々の改良について詳細に説明したが、上述の実
施例、及びそれ以外のものについても、本発明の基本的
原理を逸脱することなく種々の変更を加え得ることは、
この分野の当業者にとって明らかである。例えば、ガス
粒子形成装置の上述の４個の実施例では、全て円形、即
ち円筒状の構造を採用しているが、ガスプリフィルミン
グ表面の形状は、例えば、単数、又は複数の平坦な羽
根、又は平坦なブレード上に形成した平板状でもよい。
しかし、円形、即ち円筒状が、コンパクトな構造となる
ため、好適である。更に、本発明のガス粒子形成装置
は、多くの他の形式浮遊装置、及び液体媒質の有効なガ
ス混和を必要とする多くの他の用途に採用することがで
きることは当業者にとって明らかである。このような全
ての変更は、上述の記載、及び請求の範囲から決定され
る本発明の範囲内にある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−21695（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−157384（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−159038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−200923（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01F 3/04 C02F 3/20

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体媒質内にガス粒子を形成するに当た
   り、 前記液体媒質内に浸漬した端縁を有する表面にガスの被
   膜を形成し、 前記ガスの被膜に隣接して、前記表面上に前記端縁に向
   け指向する液体の流れを発生させ、 このようにして、使用中、前記端縁に接近し、及び／又
   は前記端縁から去る際に剪断力により前記ガスの被膜を
   破断してガス粒子にすることを特徴とするガス粒子形成
   方法。
2. 【請求項２】前記端縁において前記液体の流れに合流す
   る第２の液体の流れを発生させる工程を含む請求の範囲
   １に記載のガス粒子形成方法。
3. 【請求項３】前記第１の液体の流れ、及び前記第２の液
   体の流れが異なる速度を有する請求の範囲２に記載のガ
   ス粒子形成方法。
4. 【請求項４】前記第１の液体の流れ、及び前記第２の液
   体の流れを前記ガスの被膜と共に、前記表面の前記端縁
   に向け加速する請求の範囲３に記載のガス粒子形成方
   法。
5. 【請求項５】前記ガスの被膜の速度が前記第１の液体の
   流れ、及び前記第２の液体の流れの速度より早い請求の
   範囲４に記載のガス粒子形成方法。
6. 【請求項６】液体媒質内に浸漬した時供給されたガスの
   被膜を形成する表面を有する構造体を具え、前記表面に
   端縁を設け、使用中、前記ガスの被膜が前記端縁に接近
   し、及び／又は前記端縁から去る際に、前記ガスの被膜
   に隣接して前記表面上に発生し前記端縁に向け指向する
   液体の流れによる剪断力によって前記ガスの被膜を破断
   してガス粒子にするよう前記端縁を配置したことを特徴
   とするガス粒子形成装置。
7. 【請求項７】前記端縁を唇部の形状に形成し、これによ
   り、使用中、前記表面上の前記液体の流れが第２の液体
   の流れに合流できるようにした請求の範囲６に記載のガ
   ス粒子形成装置。
8. 【請求項８】一端に環状唇部を画成する外方に拡大する
   円周端縁を有する円形の形態のプリフィルミング体を前
   記構造体が具え、このプリフィルミング体の外面上に前
   記ガスの被膜を形成するようにした請求の範囲７に記載
   のガス粒子形成装置。
9. 【請求項９】前記環状唇部の外径より僅かに大きい外側
   逸出直径を有する円形孔の形状の送出口と液体導入口と
   を有する室内に前記プリフィルミング体を収容し、環状
   間隙を形成するよう前記円形孔の近くに前記環状唇部が
   位置するよう前記プリフィルミング体を配置した請求の
   範囲８に記載のガス粒子形成装置。
10. 【請求項１０】使用中前記ガスの被膜を形成する前記外
    面上にガスを送給するガス分散送出口を前記プリフィル
    ミング体に設け、前記ガス分散送出口を覆う自己シール
    性を有する弾性材料を設けた請求の範囲９に記載のガス
    粒子形成装置。
11. 【請求項１１】前記環状間隙の寸法を変化させるよう前
    記円形孔に対する前記環状唇部の位置を変化可能に構成
    し、これにより、使用中、発生するガス粒子の寸法を変
    化させる請求の範囲10に記載のガス粒子形成装置。
12. 【請求項１２】前記請求の範囲６〜11のいずれか１項に
    記載のガス粒子形成装置の形のガス混和ユニットを組み
    込んだ浮遊装置。
13. 【請求項１３】下端に設けた前記ガス混和ユニットを有
    する細長いライザーを具え、これにより、使用中、乱流
    が無く前記ライザー内に強いガスリフトを発生する流れ
    を生ぜしめる請求の範囲12に記載の浮遊装置。
14. 【請求項１４】前記ガス混和ユニットと前記ライザーと
    の間に前記ライザーより横断面積が大きい反応器容器を
    具え、使用中、この反応器容器により、均一なガスの分
    散を容易にし、内部に形成されるガス及びスラリーの混
    合体内にガス粒子が再結合するのを最少にする請求の範
    囲13に記載の浮遊装置。
15. 【請求項１５】前記ライザーを上昇する前記ガス及びス
    ラリーの混合体の流れが更にスローダウンするようにし
    た拡大端部を前記ライザーの上端に設け、これにより、
    使用中、前記ライザーの排出口で泡の形のガス粒子が前
    記ガス及びスラリーの混合体から分離するよう十分にこ
    のガス及びスラリーの混合体をスローダウンさせる請求
    の範囲14に記載の浮遊装置。
16. 【請求項１６】前記ライザーは前記浮遊装置の分離ユニ
    ットに排出を行い、この分離ユニットから回収された分
    離されたスラリー液体を前記ガス混和ユニットを通じて
    再循環し前記ガス粒子に価値物質が付着する可能性を増
    大する請求の範囲15に記載の浮遊装置。
17. 【請求項１７】前記ライザー内に発生したエアリフトに
    よって前記ガス混和ユニットの排出流体に十分低い圧力
    を作用させ、前記ライザーの高さにほぼ等しい高さの再
    結合スラリーの高さによって加圧される前記ガス混和ユ
    ニットと前記液体導入口との間に生ずる差圧に起因し必
    要な泡の寸法、ガスの分散、及びスラリーの再循環を達
    成する請求の範囲16に記載の浮遊装置。