NO326283B1 - Fremgangsmate, anordning for separasjon av urenheter fra en suspensjon ved flotasjon, og anordning for generering av gassbobler i en vaeske mettet med gass - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for separasjon av urenheter fra en suspensjon ved fiotasjon, omfattende ventilering av en væske med gass inntil den er mettet, etterfulgt av ekspansjon av væsken mettet med gass, hvorved det under ekspansjonen dannes gassbobler, så vel som en anordning for separasjon av urenheter fra en suspensjon ved fiotasjon, omfattende innretninger for ventilering av en væske med gass inntil væsken er mettet, for så å ekspandere væsken mettet med gass, under ekspanderingen dannes gassbobler, og for tilsetting av væsken med gassbobler til suspensjonen og å mate den til en flotasjonstank, så vel som en anordning for danning av gassbobler i en væske mettet med gass.

Skumflotasjon er en fysisk prosess for fjerning av urenheter fra suspensjoner. Denne prosessen krever at det dannes gassbobler i en egnet mengde og størrelsesfordeling. Hydrofobe eller "vannfaste" stoffer bæres til overflaten av væsken med gassboblene festet til seg og kan fjernes derfra sammen med skummet. Prosesser av dette slaget er kjent for eksempel fra DE 41 16 816 C2, og har nådd en høy teknisk standard. Selv-overkokende innsprøytingspumper brukes ofte for å lage gassboblene og blande dem inn i suspensjonen. Her vil strømningen av suspensjonen inneholdende urenheter som kommer ut fra en dyse skape negativt trykk og suge inn gass som blandes med suspensjonen som et resultat av pulsutvekslingen mellom gass og væske. En anordning av denne typen er beskrevet for eksempel i DE 34 12 431 Al.

DE 187 45 536 beskriver en avsvertningsprosess der flotasjonsbobler dannes i en suspensjon mettet med gass og påfølgende ekspansjon, der vedhengende fibere adskilles i et etterfølgende trinn. I denne prosessen anvendes trykk på 0,6 til 1,2 bar og størrelsen av de dannede boblene kan vanskelig reguleres.

Det er også kjent en prosess der trykksatt vann, mettet med gass, innsprøytes i en flotasjonstank for å forårsake danning av gassbobler. WO90/10502 Al beskriver en dyse frembragt for dette formålet der strømningspassasjen og -retningene kan modifiseres, hvilket muliggjør at dysen kan enkelt rengjøres.

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å frembringe en flotasjonsprosess og anordning for anvendelse ved denne, som gir forbedrede betingelser for å innstille optimal størrelse og mengde av boblene i suspensjonen og således gjøre prosessen mer effektiv.

For å oppnå dette formålet omfatter foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for separering av forurensninger fra en suspensjon ved fiotasjon, omfattende ventilering av en væske med gass inntil metning og etterfølgende ekspansjon av den gassmettede væsken under dannelse av gassbobler, kjennetegnet ved at ekspansjonen av den gassmettede væsken foregår separat og før væsken inneholdende gassbobler tilsettes til suspensjonen med forurensninger, ved injeksjon og ved å spraye en drivstråle av den gassmettede væsken inn i et innelukket rom, hvorved strømmen divergeres.

Således kan gassbobledannelsen kobles fra føden inn i flotasjonstanken og de forholdene som er der, og kan optimaliseres uavhengig av disse.

En ytterligere forbedring kan oppnås i en fordelaktig utførelsesform av fremgangsmåten hvis væsken også ekspanderes adskilt etter at den har blitt ventilert med gass.

I en prøve-og-teste-metode kan væsken ekspanderes ved innsprøyting av væsken mettet med gass.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er det fordelaktig hvis væsken ekspanderes ved at en drivstråle av væsken mettet med gass sprøytes inn i et innelukket rom, der strømmen divergerer/sprer seg. På denne måten kan trykkforskjellen som trengs for å frigjøre gassboblene lett skapes, men fortsatt svært effektivt.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en anordning for separering av forurensninger fra en suspensjon ved fiotasjon, omfattende minst innretninger for ventilering av en væske med gass inntil væsken er mettet, for deretter å ekspandere væsken med gass, hvorunder gassbobler dannes, og for tilsetning av væsken med gassbobler til suspensjonen og mating til en flotasjonstank, kjennetegnet ved at anordningen for ekspansjon av væsken har en dyse som har en sentral del utformet ved en kjegle som konvergerer inn i et innelukket område og det innelukkede området er utformet som et pulsrør med et hovedsakelig konstant tverrsnitt og, fortrinnsvis, en tilstøtende sprederinnretning med et tverrsnitt som øker fra dysen og utover, og hvor anordningen for ekspansjon av væsken er anordnet adskilt fra innretningen for tilsetning av væske med gassbobler til suspensjonen og adskilt fra flotasjonstanken.

For å frembringe en enkel fremgangsmåte for justering av trykktapet under ekspansjon og således optimalisere dannelse av gassboblene for angjeldende anvendelse, så vel som for å optimalisere de ønskede forholdene, omfatter et ytterligere trekk ved oppfinnelsen en dyse med justerbart tverrsnitt, fortrinnsvis også et justerbart tverrsnittsareal. En anordning av denne typen kan brukes i alle flotasjonsanlegg og celler, selv om væsken som inneholder gassboblene, spesielt selve suspensjonen, innsprøytes direkte i flotasjonscellen.

Det er en fordel at dysen har en ringformet åpning, ifølge en foretrukket utførelsesform.

En spesielt god strømningskarakteristikk og spredning av væskestrålen som kommer ut fra dysen, frembringes i en utførelsesform der den ytre begrensningen av dysen har form som en Laval-dyse.

Det er også en fordel hvis dysen med ringformet åpning har en sentral del utformet ved en kjegle som konvergerer inn i det innelukkede området, hvilket bidrar til den gunstige stemningskarakteristikken etter utsprøyting av væskestrålen.

Dersom, ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen, kjeglen kan beveges i aksiell retning og/eller roteres rundt sin egen akse, kan tverrsnittsarealet av åpningen modifiseres enkelt og således kan det oppnåelige trykktapet innstilles og drivstråledysen kan rengjøres eller spyles ut i tilfelle tilstopping.

Ved å forbedre strømningskarakteristikken kan i tillegg optimal gassbobledannelse lettes ved at anordningen er utformet slik at det innelukkede området er formet som et pulsrør med et i det vesentlige konstant tverrsnitt og fortrinnsvis en tilstøtende spreder som har tverrsnitt som øker fra dysen og utover.

Oppfinnelsen omfatter videre en anordning for generering av gassbobler i en væske mettet med gass, kjennetegnet ved en dyse med en sentral del utformet ved en kjegle som konvergerer inn i det innelukkede området og det innelukkede området er utformet ved et pulsrør med et hovedsakelig konstant tverrsnitt og, fortrinnsvis, en tilstøtende sprederinnretning med et tverrsnitt som øker fra dysen og utover, og hvor dysen har et justerbart tverrsnitt, fortrinnsvis også med et justerbart tverrsnittsareal.

Oppfinnelsen skal nå forklares mer detaljert i den følgende beskrivelsen, under henvisning til de medfølgende tegningene som viser en foretrukket utførelsesform. Her viser fig. 1 et skjematisk riss av et flotasjonsanlegg ifølge oppfinnelsen, fig. 2 inneholder et skjematisk riss av en bobleinjektor som foretrekkes for anvendelse i anlegget i fig. 1, fig. 3 er et skjematisk riss av en bobleinnsprøytingsinnretning i samsvar med en annen utførelsesform i kombinasjon med en radiell sprederinnretning, fig. 4 viser et skjematisk riss av begynnelsen på bobleinnsprøytingsanordningen ifølge oppfinnelsen, med spesielt utformet sentral kjegle, og til slutt inneholder figur 5 et skjematisk riss ifølge fig. 4, men med en Laval-utformet drivstråledyse.

Fig. 1 viser et skjematisk riss av et flotasjonsanlegg med en anordning for å ekspandere væsken som på forhånd er mettet med gass, ifølge oppfinnelsen, i form av en bobleinn-sprøytingsanordning 4 hvor, i denne anordningen, gassboblene som kreves for flotasjonsprosessen dannes i væsken. Flotasjonstanken 6 er i stor grad fylt med en suspensjon 5, hvor det på overflaten dannes et skum 7, omfattende gassboblene, og dette inneholder så mye som mulig av de faste partiklene som skal fjernes ved fiotasjon. Dette skummet bringes til skumkanalen 8 av en avskummerinnretning 16 og kan renne av som flotat F.

En del av det rensede vannet K fra resirkuleringsstrømmen økes til det ønskede metningstrykket mellom 3 og 10 bar ved anvendelse av hjelpepumpen 1 og mates til en metningstank 2. Luft fra det omgivende området komprimeres til det ønskede metningstrykket av en kompressor 3, etter hvilket den også mates til metningstank 2 og oppløses i væsken ved hjelp av intens masseoverføring. Det hydrauliske fluidet ved et trykk øket til metningstrykket går så inn i bobleinnsprøytingsanordningen 4, spesielt utformet for å danne svært fine bobler, for å redusere trykket igjen og mates, sammen med matestrømning Z inneholdende faste stoffer og muligens med flotasjonsmidler C tilsatt, til flotasjonstanken 6, der flotasjonsprosessen finner sted. Boblene som har blitt dannet som et resultat av trykkekspansjonen kleber seg til de hydrofobe faste stoffene og bærer dem til overflaten. Suspensjonen som har blitt renset ved fiotasjon forlater flotasjonstanken som renset vann K.

Figur 2 viser anordningen 4 ifølge oppfinnelsen for trykkreduksjon og generering av svært små gassbobler. Det hydrauliske fluidet D fra metningstanken og ved et trykk øket til metningstrykket går inn i bobleinnsprøytingsanordningen 4 foran drivstråledyse 10. Den nødvendige trykkreduksjonen i drivstråledysen 10 kan innstilles ved å endre det ringformede gapstverrsnittet mellom den indre kanten til drivstråledysen 10 og kjeglen 9 med sentral, koaksiell montering. For å gjøre dette kan kjeglen 9 skyves i aksiell retning mot drivstråledysen 10 eller bort fra denne. Dette bør fortrinnsvis utføres ved å dreie kjeglen 9 montert på en gjenget stang 15, som er dreibar i gjengingen 14. På grunn av denne rotasjonsbevegelsen, pålegges tilleggskrefter også på eventuelle faste partikler eller fnokk som kan være tilstede, og dette har en rensende virkning på drivstråledysen 10. Væskestrømmen som forlater drivstråledysen 10, og som brått har ekspandert, genererer et vakuum på grunn av at den spres ut som en åpen stråle 11 i pulsrøret 12, og forårsaker således at det dannes flere og spesielt mindre bobler. Mikrobobledispersjonen M forlater bobleinnsprøytingsanordningen 4 etter å ha passert gjennom en spredeinnretning 13 som følger etter pulsrøret 12.

Som vist i fig. 3, er anordningen 4 ifølge oppfinnelsen anbragt umiddelbart oppstrøms flotasjonstanken 6. Her er det frembragt en radiell spredeinnretning 17 i denne flotasjonstanken 6 for forbedret fordeling av bobledispersjonen umiddelbart bak puls-røret 12 til bobleinnsprøytingsanordningen 4, der pulsrøret 12 fortrinnsvis er montert på flotasjonstanken 6.

Ved bobleinnsprøytingsanordningen 4 i fig. 4 er den sentrale kjeglen 9 for innstilling av størrelsen av det ringformede mellomrommet i drivstråledysen 10 ved hjelp av dens aksielle bevegelse, utstyrt med fine tilleggsirller/spor 18. Således kan rensevirkningen frembragt ved å dreie kjeglen 9 forbedres ytterligere.

Uformingen av bobleinnsprøytingsanordningen 4 vist i fig. 5 har en drivstråledyse 19 av Laval-utforming, som brukes for bedre spredning av væskestrålen 11 med komplisert (for eksempel fiber) medium, og bevirker således betydelig økning i det vakuum som kan dannes i disse mediene og fører således til dannelsen av finere/mindre gassbobler.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for separering av forurensninger fra en suspensjon ved fiotasjon, omfattende ventilering av en væske med gass inntil metning og etterfølgende ekspansjon av den gassmettede væsken under dannelse av gassbobler,karakterisert vedat ekspansjonen av den gassmettede væsken foregår separat og før væsken inneholdende gassbobler tilsettes til suspensjonen med forurensninger, ved injeksjon og ved å spraye en drivstråle av den gassmettede væsken inn i et innelukket rom, hvorved strømmen divergeres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat væsken ekspanderes etter at den er blitt ventilert med gass.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karkterisert ved at væsken mettet med gass har et trykk på mellom 3 og 10 bar før ekspansjon.

4. Anordning for separering av forurensninger fra en suspensjon ved fiotasjon, omfattende minst innretninger for ventilering av en væske med gass inntil væsken er mettet, for deretter å ekspandere væsken med gass, hvorunder gassbobler dannes, og for tilsetning av væsken med gassbobler til suspensjonen og mating til en flotasjonstank,karakterisert vedat anordningen (4) for ekspansjon av væsken har en dyse (10) som har en sentral del utformet ved en kjegle (9) som konvergerer inn i et innelukket område (12) og det innelukkede området er utformet som et pulsrør (12) med et hovedsakelig konstant tverrsnitt og, fortrinnsvis, en tilstøtende sprederinnretning (13) med et tverrsnitt som øker fra dysen og utover, og hvor anordningen (4) for ekspansjon av væsken er anordnet adskilt fra innretningen (2) for tilsetning av væske med gassbobler til suspensjonen og adskilt fra flotasjonstanken (6).

5. Anordning for generering av gassbobler i en væske mettet med gass,karakterisert veden dyse (10) med en sentral del utformet ved en kjegle (9) som konvergerer inn i det innelukkede området (12) og det innelukkede området er utformet ved et pulsrør (12) med et hovedsakelig konstant tverrsnitt og, fortrinnsvis, en tilstøtende sprederinnretning (13) med et tverrsnitt som øker fra dysen (10) og utover, og hvor dysen har et justerbart tverrsnitt, fortrinnsvis også med et justerbart tverrsnittsareal.

6. Anordning ifølge krav 4 eller 5,karakterisert vedat dysen (10) har en ringformet åpning.

7. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 4 til 6,karakterisert vedat den ytre grensen av dysen (19) har formen av en Laval-dyse.

8. Anordning ifølge et av kravene 4 til 7,karakterisert vedat kjeglen (9) er i stand til å beveges i aksiell retning og/eller roteres rundt sin egen akse.