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EP2450106B1 - Flotationsapparat und Flotationsverfahren - Google Patents

Flotationsapparat und Flotationsverfahren Download PDF

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Publication number
EP2450106B1
EP2450106B1 EP10189809.6A EP10189809A EP2450106B1 EP 2450106 B1 EP2450106 B1 EP 2450106B1 EP 10189809 A EP10189809 A EP 10189809A EP 2450106 B1 EP2450106 B1 EP 2450106B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flotation
chamber
pulp
mixing device
flotation apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP10189809.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2450106A1 (de
Inventor
Lilla Grossmann
Wolfgang Krieglstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to EP10189809.6A priority Critical patent/EP2450106B1/de
Application filed by Primetals Technologies Germany GmbH filed Critical Primetals Technologies Germany GmbH
Priority to PCT/EP2011/068937 priority patent/WO2012059415A1/de
Priority to BR112013010901A priority patent/BR112013010901B1/pt
Priority to CN201180052681.0A priority patent/CN103313796B/zh
Priority to RU2013125233/03A priority patent/RU2013125233A/ru
Priority to AU2011325285A priority patent/AU2011325285A1/en
Priority to US13/883,378 priority patent/US9475066B2/en
Publication of EP2450106A1 publication Critical patent/EP2450106A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2450106B1 publication Critical patent/EP2450106B1/de
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Definitions

  • the invention relates to a flotation apparatus with a stirrer as a disperser and a flotation.
  • a flotation apparatus with a stirrer as a disperser and a flotation.
  • Known flotation apparatuses include a flotation chamber bounded by a sidewall and a bottom, a pulp inlet, an agitator, an agitator associated with the agitator, and a foam collecting means for a flotation product formed at the top of the flotation chamber.
  • the flotation is a physical separation process for the separation of a particle mixture due to different surface wettability of the particles.
  • a gas such as air or nitrogen is introduced into the particle mixture present in the form of an aqueous suspension, the pulp, with the aid of the aeration device.
  • the turbid flotation chemicals continue to be used to hydrophobize the surface of the useful particles, in a raw ore ore particles.
  • the gas bubbles present in the slurry remain adhered to the hydrophobic particles, with the addition of adducts, also called aeroflakes, which rise upwards and accumulate as a foam product on the pulp and can be discharged from there.
  • the pulp In order for aeroblocks to form, the pulp must be mixed with the help of a mixing device, the above agitator in turbulence, so that the gas is dispersed in the pulp and collisions between gas bubbles and particles can take place. Not every collision leads to the formation of an aerofoil.
  • the formation of an adduct from a small gas bubble with a small particle requires one collision taking place at a relatively high kinetic energy, ie the particle must reach a high level from the mixing device Speed to be accelerated.
  • this this would at best be achieved with high energy expenditure and high material wear, which would make the flotation process uneconomical.
  • Flotation apparatus with stirrer as a mixing device are therefore operated with lower energy input so that the adjusting hydrodynamic conditions favors the separation of particle fractions with on average larger diameters.
  • finer particles form adducts at most to a small extent and remain behind in the residual pulp.
  • the residual pulp is usually treated in further downstream flotation, which is associated with appropriate procedural and equipment expense.
  • One advantage of the invention lies in the fact that there are two substantially independently operating mixing devices with which a gas in the form of gas bubbles and particles with high turbulence in the slurry are dispersible.
  • the respective turbulence zones are spatially separated from one another such that a mutual influence of the adducts forming there due to the prevailing hydrodynamic conditions is practically excluded. Therefore, a two-stage flotation is possible within one and the same flotation chamber, wherein the first flotation stage comprises one or more first mixing devices and the second flotation stage comprises the agitator and the gassing device associated therewith.
  • Different hydrodynamic conditions can be generated in the respective turbulence zones, with the possibility, in principle, of simultaneously obtaining different particle fractions in a flotation apparatus or with a flotation method carried out in a single flotation apparatus or in its flotation chamber.
  • particles having a broader size spectrum than in the known flotation apparatus can thus be converted into the foam product, so that correspondingly higher yields can be achieved and subsequent flotation steps are required unnecessarily or only to a reduced extent.
  • an ejector is used as the first mixing device.
  • Ejectors are known per se in the field of flotation and for example in the European Patent Application No. 09171568.0 described. It is, as will be explained in more detail below, to a device for dispersing a gas in a slurry, comprising - seen successively in the flow direction of the suspension - a tapered in the flow direction suspension nozzle, a mixing chamber into which the suspension nozzle flows, a adjoining the mixing chamber and a flow tube tapering in the flow direction. Furthermore, a gas supply line for supplying a gas into the mixing chamber is present. With the help of an ejector, a large amount of gas can be introduced into the pulp and distributed in the form of very many predominantly small gas bubbles.
  • adducts of small bubbles and particles of rather smaller size are formed.
  • the adducts rise up in the flotation chamber without entering the turbulence zone of the agitator and being at risk of collapsing by collision with a particle.
  • they can float upwards practically without such an impairment and be discharged by means of a foam collecting device, preferably a foam collecting container enclosing the flotation chamber with radial spacing.
  • FIG. 1-6 Flotation apparatuses 1 shown comprise a flotation chamber 2, a foam collecting device 5 and four at a mutual distance in the circumferential direction of the flotation chamber 2 arranged feed lines 6, each comprising a first mixing means M1 in the form of an ejector 7 and in which such an ejector is integrated.
  • a second, a stirrer 3 and a stirrer 3 associated with the gassing device 4 comprehensive second mixing device M2 is arranged.
  • the flotation chamber 2 is bounded by a side wall 8 with a circular cross-sectional shape and a bottom 9.
  • the agitator 3 designed, for example, as a stator-rotor system is arranged on the bottom 9 of the flotation chamber 2 or in its lower region. It is connected via a hollow shaft 10 with a drive unit 13, which comprises, for example, an electric motor 14 and a transmission 15 connecting this to the hollow shaft.
  • the foam collecting device 5 is configured as a foam collecting container 16 which encompasses the side wall 8 with a radial spacing, on which a discharge nozzle 17 for discharging a foam product is available.
  • the ejectors 7 together form a first flotation stage and the agitator 3 with the associated gassing 4 a second flotation.
  • the feed lines 6 are arranged on the side wall 8 of the flotation chamber 2 such that their end section 11 connected to the flotation chamber 2 or the flow direction 18 of a slurry flowing through the end sections 11 run tangentially to the flotation chamber 2 or to its cylindrical side wall 8.
  • the feed lines 6 open at a above the agitator 3 near the upper edge 19 of the side wall 8 arranged point 19 in the flotation chamber 2. Between the mouth of the feed lines 6 and the agitator 3 is thus a vertical distance exists.
  • An ejector 7 comprises as an essential component nozzle, hereinafter referred to as suspension nozzle 25, from the mouth of which the slurry exits at high speed, wherein introduced in the mouth region, a gas or is sucked in because of a negative pressure existing there. The gas enters the turbidity stream leaving the suspension nozzle and is dispersed therein in the form of fine gas bubbles.
  • the in the FIG. 7 injector 7 shown schematically has a tubular housing 23, which is penetrated in the longitudinal or axial direction of a cavity 24.
  • An input-side section of the cavity 24 is designed as a suspension nozzle 25, which tapers in the flow direction of a slurry flowing through the ejector 7.
  • the suspension nozzle 25 is followed by a mixing chamber 26, which is designed, for example, in the manner of a cylindrical bore. Between the suspension nozzle 25 and the mixing chamber 26, an opening 27 is present. Through this opening 27, a gas, such as air or nitrogen, can be supplied via a gas line 28 of the slurry. The gas passes into the mixing chamber 26. The effect of the suspension nozzle forms a turbulence zone 31 in the mixing chamber 26, in which the gas collides in the form of predominantly small gas bubbles with particles of the pulp. Input and output side is a flange 29 at the ejector 7, wherein on a flange 29, a pipe section 30 is attached, which is part of the feed line 6.
  • a gas such as air or nitrogen
  • the flotation apparatus 1 described above operates as follows:
  • the flotation chamber 2 is filled with an aqueous pulp, for example a raw-material slurry.
  • the rotating agitator 3 of the second flotation stage generates a turbulence zone 34 indicated by the arrows 33.
  • a gas is introduced into the flotation chamber 2 via the gassing device 4, which is essentially formed by the interior 35 of the hollow shaft 10 which is open at its lower end
  • gassing device 4 By the rotational movement of the agitator 3 gas bubbles in the pulp, in particular in the turbulence zone 34 are dispersed. Similar dispersion, albeit on average smaller gas bubbles, takes place in the ejectors 7 of the first flotation stage. There Aeroflocken form from these gas bubbles and rather smaller particles.
  • Aerofoils float upwards and collect as a foam product in the foam collecting container 16, from which they are discharged via the outlet connection 17. Heavier particles to which no gas bubble has attached themselves in the ejectors 7, on the other hand, sink downwards - indicated by the arrow 36 - and reach the turbulence zone 34 of the agitator 3. Aeroflakes, in this case however, form again through corresponding collision events between particles and glass bubbles those from larger particles and larger gas bubbles, which rise to the top (indicated by the arrow 37) and also enter the foam collecting container 16 as a foam product.
  • a return line 32 which branches off from an outlet 42 serving to discharge residual pulp from the flotation chamber 2 and opens into at least one feed line 6.
  • a portion of the residual clouding stream can be passed into an ejector 7, if the supply of slurry for reasons of process control must be throttled.
  • the flotation chamber 2 of in 3 and 4 flotation apparatus 1 shown has an inner chamber 38. This is bounded by a cylindrical side wall 39 and is open at the top and bottom.
  • the inner chamber 38 may also be delimited by a differently shaped, for example, a downwardly conically tapered, also open bottom side wall 39.
  • the lower opening is dimensioned so that the hollow shaft 10 can pass through without contact. It is centrally located, leaving an annular space 40 at a radial distance from the side wall 8 in the flotation chamber 2.
  • the inner chamber 38 is provided with a foam collecting device 5a which is formed as a foam collecting container 43 surrounding the upper end of the radial clearance side wall 39.
  • the foam collecting container 43 is provided with a discharge nozzle 17 '.
  • the inner chamber 38 projects with a projection 44 from the flotation chamber 2 or from the foam collecting container 16 embracing it.
  • the inner chamber 38 causes at least a portion of the ascending of the turbulence zone 34 of the agitator 3 Aeroflocken (see arrow 41) to the outlet pipe 17 'must travel shorter ways, so that their residence time within the flotation chamber 2 and the foam collecting container 43 shortened and thereby the likelihood of their decay is reduced. Without the inner chamber 38, the aeroflakes would be detected by the circular flow of turbulence flowing in via the feed lines 6 tangentially into the flotation chamber, with the result that they would have to travel much longer distances.
  • FIGS. 5 and 6 shown variant of a flotation apparatus 1 is also an inner chamber 38 is present.
  • the feed lines 6 do not open into the annular space 40, but into the inner chamber 38, wherein they pass through the annular space 40.
  • This embodiment is primarily aimed at reducing the residence time of the aeroflakes formed in the ejectors 7 of the first flotation stage in the flotation apparatus 1, for example for 1 to 2 minutes.
  • the larger particles of the pulp are directed through the inner chamber 38 in a targeted manner to the agitator 3, ie to the second flotation stage (indicated by the arrows 45).
  • the residence time of the aeroflakes formed in the turbulence zone 34 or in the second flotation stage is in the range of 5 to 10 times the residence time of the aeroflakes formed in the first flotation stage.
  • the targeted supply of the coarser particles from the first flotation stage to the second flotation stage can optionally take place by means of a diaphragm 46 with adjustable diaphragm opening 47 arranged at the lower end of the inner chamber 38.
  • the diaphragm is formed by a conical wall 48, which forms an angle 49 of, for example, 135 ° with the side wall 39 of the inner chamber 38.
  • the adjustability of the diaphragm opening can be accomplished, for example, by individual movable wall elements which overlap in the circumferential direction of the inner chamber 38.

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  • Physical Water Treatments (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flotationsapparat mit einem Rührwerk als Dispergiereinrichtung und ein Flotationsverfahren. Beispielsweise aus DE 1 279 573 , US 2,189,779 A , US 4,612,113 A und DE 33 12 070 A1 bekannte Flotationsapparate umfassen eine von einer Seitenwand und einem Boden umgrenzte Flotationskammer, einen Trübezulauf, ein Rührwerk, eine dem Rührwerk zugeordneten Belüftungseinrichtung und eine an einem oberen Bereich der Flotationskammer angeordnete Schaumsammeleinrichtung für ein bei der Flotation gebildetes Schaumprodukt.
  • Die Flotation ist ein physikalisches Trennverfahren zur Trennung eines Partikelgemenges aufgrund unterschiedlicher Oberflächenbenetzbarkeit der Partikel. Bei einem solchen, beispielsweise zur Trennung von Erzmineralien und Gangart benutzten Verfahren, wird in das in Form einer wässrigen Suspension, der Trübe, vorliegende Partikelgemenge mit Hilfe der Belüftungseinrichtung ein Gas wie Luft oder Stickstoff eingebracht. Der Trübe werden weiterhin Flotationschemikalien zur Hydrophobisierung der Oberfläche der Nutzpartikel, bei einem Roherz also der Erzpartikel, zugesetzt. Die in der Trübe vorhandenen Gasblasen bleiben an den hydrophoben Partikeln haften, wobei Addukte, auch Aeroflocken genannt, entstehen, welche nach oben steigen und sich als Schaumprodukt auf der Trübe ansammeln und von dort ausgetragen werden können.
  • Damit sich Aeroflocken bilden können, muss die Trübe mit Hilfe einer Mischeinrichtung, dem o.g. Rührwerk in Turbulenzen versetzt werden, damit das Gas in der Trübe dispergiert wird und Kollisionen zwischen Gasblasen und Partikel stattfinden können. Nicht jede Kollision führt aber auch zur Bildung einer Aeroflocke. So erfordert die Bildung eines Addukts aus einer kleinen Gasblase mit einem kleinen Partikel eine mit relativ hoher kinetischer Energie stattfindende Kollision, d.h. das Partikel muss von der Mischeinrichtung auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Mit einem Rührwerk wäre dies aber allenfalls unter hohem Energieaufwand und hohem Materialverschleiß zu erreichen, was den Flotationsprozess unwirtschaftlich machen würde. Flotationsapparate mit Rührwerk als Mischeinrichtung werden daher mit geringerem Energieeinsatz so betrieben, dass die sich einstellenden hydrodynamischen Bedingungen die Abtrennung von Partikelfraktionen mit im Mittel größeren Durchmessern begünstigt. Feinere Partikel bilden dabei mangels ausreichender kinetischer Energie Addukte allenfalls in einem geringen Ausmaß und bleiben in der Resttrübe zurück. Um den Feinanteil der Partikel zu gewinnen, wird die Resttrübe üblicherweise in weiteren nachgeschalteten Flotationsapparaten weiterbehandelt, was mit entsprechendem verfahrenstechnischen und apparativen Aufwand verbunden ist.
  • Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung eine Flotationsapparatur mit Rührwerk und ein Flotationsverfahren vorzuschlagen, welche eine Flotation mit verbesserter Ausbeute ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Flotationsapparatur nach Anspruch 1 und ein Flotationsverfahren nach Anspruch 14 gelöst. Eine erfindungsgemäße Flotationsapparatur umfasst eine eine Seitenwand und einen Boden aufweisende, zur Aufnahme einer Trübe dienenden Flotationskammer, eine an einem oberen Bereich der Flotationskammer angeordnete Schaumsammeleinrichtung (5, 5a) für ein bei der Flotation gebildetes Schaumprodukt, und eine Beschickungsleitung (6) zur kontinuierlichen Beschickung der Flotationskammer mit Trübe. Die Beschickungsleitung mündet an einer oberhalb des Rührwerks liegenden Stelle in die Flotationskammer. Zur Dispersion eines Gases in der Trübe ist in der Beschickungsleitung eine erste Mischeinrichtung (M1) und innerhalb der Flotationskammer (2) eine ein Rührwerk (3) und eine dem Rührwerk (3) zugeordnete Begasungseinrichtung (4) umfassende zweite Mischeinrichtung (M2) vorhanden.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Flotation innerhalb einer eine Trübe enthaltenden Flotationskammer eines Flotationsapparates in zwei Flotationsstufen durchgeführt, wobei die Dispersion eines Gases in der Trübe in der ersten Flotationsstufe mit Hilfe einer innerhalb einer zur Zuführung von Trübe in die Flotationskammer dienenden Beschickungsleitung angeordneten ersten Mischeinrichtung und in der der zweiten Flotationsstufe mit Hilfe einer ein Rührwerk und eine diesem zugeordnete Begasungseinrichtung (4) umfassenden zweiten Mischeinrichtung erfolgt.
  • Ein Vorteil der Erfindung liegt vor allem darin, dass zwei im Wesentlichen unabhängig voneinander arbeitende Mischeinrichtungen vorhanden sind, mit denen ein Gas in Form von Gasblasen und Partikel mit hoher Turbulenz in der Trübe dispergierbar sind. Die jeweiligen Turbulenzzonen sind dabei derart räumlich voneinander getrennt, dass eine gegenseitige Beeinflussung der sich dort aufgrund der herrschenden hydrodynamischen Bedingungen bildenden Addukte praktisch ausgeschlossen ist. Es ist daher innerhalb ein und derselben Flotationskammer eine zweistufige Flotation möglich, wobei die erste Flotationsstufe eine oder mehrere erste Mischeinrichtungen und die zweite Flotationsstufe das Rührwerk und die ihm zugeordnete Begasungseinrichtung umfasst. In den jeweiligen Turbulenzzonen lassen sich unterschiedliche hydrodynamische Bedingungen erzeugen, wobei sich prinzipiell die Möglichkeit eröffnet, in einem Flotationsapparat bzw. mit einem in einem einzigen Flotationsapparat bzw. in dessen Flotationskammer durchgeführten Flotationsverfahren unterschiedliche Partikelfraktionen gleichzeitig zu gewinnen. Mit der Erfindung sind somit Partikel mit einem breiteren Größenspektrum als bei der bekannten Flotationsapparatur ins Schaumprodukt überführbar, so dass entsprechend höhere Ausbeuten erzielbar sind und nachfolgende Flotationsschritte unnötig oder nur in verringertem Ausmaß erforderlich sind.
  • Vorzugsweise wird als erste Mischeinrichtung ein Ejektor eingesetzt. Ejektoren sind auf dem Gebiet der Flotation an sich bekannt und beispielsweise in der EP-Patentanmeldung Nr. 09171568.0 beschrieben. Es handelt sich dabei, wie weiter unten noch näher erläutert wird, um eine Vorrichtung zum Dispergieren eines Gases in einer Trübe, umfassend - nacheinander in Strömungsrichtung der Suspension gesehen - eine sich in Strömungsrichtung verjüngende Suspensionsdüse, eine Mischkammer, in welche die Suspensionsdüse mündet, ein sich an die Mischkammer anschließendes und ein sich in Strömungsrichtung verjüngendes Mischrohr. Weiterhin ist eine Gaszuführleitung zum Zuführen eines Gases in die Mischkammer vorhanden. Mit Hilfe eines Ejektors kann eine große Gasmenge in die Trübe eingebracht und in Form sehr vieler überwiegend kleiner Gasblasen verteilt werden. Dadurch erhöht sich die Häufigkeit von Partikel-Blasen-Kollisionen, es bilden sich hauptsächlich Addukte aus kleinen Blasen und Partikeln mit eher kleinerer Größe. Die Addukte steigen in der Flotationskammer nach oben, ohne dass sie in den Turbulenzbereich des Rührwerks gelangen und der Gefahr ausgesetzt sind, durch Kollision mit einem Partikel wieder zu zerfallen. Sie können vielmehr praktisch ohne eine derartige Beeinträchtigung nach oben schwimmen und mit Hilfe einer Schaumsammeleinrichtung, vorzugsweise eines die Flotationskammer mit Radialabstand umgreifenden Schaumsammelbehälters, ausgetragen werden. Schwerere Partikel, die im Ejektor eher ungünstige hydrodynamischen Bedingungen für die Bildung von Aeroflocken vorfinden und daher nach Durchtritt durch den Ejektor oder nach Eintritt der Trübe in den Flotationsbehälter keine Aeroflocken gebildet haben, sinken nach unten und werden vom Turbulenzbereich des Rührwerks erfasst, in dem hydrodynamischen Bedingungen vorliegen, die die Bildung von Partikel-Blasen-Addukten aus größeren Blasen und größeren Partikeln begünstigen.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben, die im Zuge der folgenden, auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmenden Erläuterung der Erfindung behandelt werden. Es zeigen jeweils in schematisierter Darstellung:
    • FIG 1
    einen Querschnitt einer Flotationsapparatur entsprechend Linie I - I in FIG 2,
    FIG 2
    einen Längsschnitt durch die Flotationsapparatur entsprechend der Linie II - II in FIG 1,
    FIG 3
    in einer FIG 1 entsprechenden Darstellung einen Flotationsapparat, in dessen Flotationskammer eine Innenkammer vorhanden ist,
    FIG 4
    den Flotationsapparat von FIG 3 in einer FIG 2 entsprechenden Darstellung,
    FIG 5
    in einer FIG 1 entsprechenden Darstellung eine abgewandelte Form des Flotationsapparates von FIG 3,
    FIG 6
    in einer FIG 2 entsprechenden Darstellung den Flotationsapparat von FIG 5,
    FIG 7
    einen Längsschnitt durch einen Ejektor.
  • Die in den Abbildungen gem. FIG 1-6 dargestellten Flotationsapparate 1 umfassen eine Flotationskammer 2, eine Schaumsammeleinrichtung 5 und vier mit gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung an der Flotationskammer 2 angeordnete Beschickungsleitungen 6, die jeweils eine erste Mischeinrichtung M1 in Form eines Ejektors 7 umfassen bzw. in die ein solcher Ejektor integriert ist. In der Flotationskammer 2 ist eine zweite, ein Rührwerk 3 und eine dem Rührwerk 3 zugeordnete Begasungseinrichtung 4 umfassende zweite Mischeinrichtung M2 angeordnet. Die Flotationskammer 2 ist von einer Seitenwand 8 mit kreisrunder Querschnittsform und einem Boden 9 umgrenzt. Das beispielsweise als Stator-Rotor-System ausgebildete Rührwerk 3 ist am Boden 9 der Flotationskammer 2 bzw. in deren unteren Bereich angeordnet. Es ist über eine Hohlwelle 10 mit einer Antriebseinheit 13 verbunden, die beispielsweise einen Elektromotor 14 und ein diesen mit der Hohlwelle verbindendes Getriebe 15 umfasst. Die Schaumsammeleinrichtung 5 ist als ein die Seitenwand 8 mit Radialabstand umgreifender Schaumsammelbehälter 16 ausgestaltet, an dem ein Ablaufstutzen 17 zum Austrag eines Schaumproduktes vorhanden ist. Die Ejektoren 7 bilden zusammen eine erste Flotationsstufe und das Rührwerk 3 mit der zugehörigen Begasungseinrichtung 4 eine zweite Flotationsstufe.
  • Die Beschickungsleitungen 6 sind so an der Seitenwand 8 der Flotationskammer 2 angeordnet, dass ihr mit der Flotationskammer 2 verbundener Endabschnitt 11 bzw. die Strömungsrichtung 18 einer die Endabschnitte 11 durchströmenden Trübe tangential zur Flotationskammer 2 bzw. zu deren zylindrischer Seitenwand 8 verlaufen. Die Beschickungsleitungen 6 münden an einer oberhalb des Rührwerks 3 nahe dem oberen Rand 19 der Seitenwand 8 angeordneten Stelle 19 in die Flotationskammer 2. Zwischen der Mündung der Beschickungsleitungen 6 und dem Rührwerk 3 ist somit ein Vertikalabstand vorhanden.
  • Ein Ejektor 7 umfasst als wesentlichen Bestandteil Düse, im folgenden als Suspensionsdüse 25 bezeichnet, aus deren Mündungsöffnung die Trübe mit hoher Geschwindigkeit austritt, wobei im Mündungsbereich ein Gas eingebracht bzw. auf Grund eines dort vorhandenen Unterdrucks angesaugt wird. Das Gas gelangt in den die Suspensionsdüse verlassenden Trübestrom und wird darin in Form feiner Gasblasen dispergiert. Der in den FIG 7 schematisch dargestellte Injektor 7 weist ein rohrförmiges Gehäuse 23 auf, welches in Längs- bzw. Axialrichtung von einem Hohlraum 24 durchsetzt ist. Ein eingangsseitiger Abschnitt des Hohlraumes 24 ist als eine sich in Strömungsrichtung einer den Ejektor 7 durchströmenden Trübe verjüngende Suspensionsdüse 25 ausgebildet. An die Suspensionsdüse 25 schließt sich eine Mischkammer 26 an, die beispielsweise nach Art einer zylindrischen Bohrung ausgestaltet ist. Zwischen der Suspensionsdüse 25 und der Mischkammer 26 ist eine Öffnung 27 vorhanden. Durch diese Öffnung 27 kann über eine Gasleitung 28 der Trübe ein Gas, beispielsweise Luft oder Stickstoff, zugeführt werden. Das Gas gelangt in die Mischkammer 26. Durch die Wirkung der Suspensionsdüse bildet sich in der Mischkammer 26 eine Turbulenzzone 31, in der das Gas in Form überwiegend kleiner Gasblasen mit Partikeln der Trübe kollidiert. Eingangs- und ausgangsseitig ist jeweils ein Flansch 29 am Ejektor 7 vorhanden, wobei an einem Flansch 29 ein Rohrabschnitt 30 angesetzt ist, der Teil der Beschickungsleitung 6 ist.
  • Der oben beschriebene Flotationsapparat 1 arbeitet wie folgt: Die Flotationskammer 2 ist mit einer wässrigen Trübe, beispielsweise einer Roherzaufschlämmung gefüllt. Das rotierende Rührwerk 3 der zweiten Flotationsstufe erzeugt eine durch die Pfeile 33 angedeutete Turbulenzzone 34. Über die Begasungseinrichtung 4, die im Wesentlichen von dem Innenraum 35 der an ihrem unteren Ende geöffneten Hohlwelle 10 gebildet ist, wird ein Gas in die Flotationskammer 2 eingeleitet, wobei durch die Rotationsbewegung des Rührwerks 3 Gasblasen in der Trübe, insbesondere in der Turbulenzzone 34 dispergiert werden. Eine ähnliche Dispergierung, allerdings von im Durchschnitt kleineren Gasblasen findet in den Ejektoren 7 der ersten Flotationsstufe statt. Dort bilden sich Aeroflocken aus diesen Gasblasen und eher kleineren Partikeln. Diese Aeroflocken schwimmen nach oben und sammeln sich als Schaumprodukt im Schaumsammelbehälter 16, von dem aus sie über den Ablaufstutzen 17 ausgetragen werden. Schwerere Partikel, an die sich in den Ejektoren 7 keine Gasblase angeheftet hat, sinken dagegen nach unten - angedeutet durch den Pfeil 36 - und gelangen in die Turbulenzzone 34 des Rührwerks 3. Durch entsprechende Kollisionsereignisse zwischen Partikeln und Glasblasen bilden sich wiederum Aeroflocken, hier jedoch solche aus größeren Partikeln und größeren Gasblasen, die nach oben steigen (angedeutet durch den Pfeil 37) und ebenfalls als Schaumprodukt in den Schaumsammelbehälter 16 gelangen. Da die Turbulenzzone 31 der Ejektoren 7, die im Wesentlichen der Mischkammer 26 eines Ejektors 7 entspricht, außerhalb der Flotationskammer 2 bzw. abgetrennt von dieser angeordnet ist, können vom Bereich des Rührwerks 3 aufsteigende Aeroflocken nicht in diese Zone gelangen, in der sie durch Kollision mit hochenergetischen Partikeln wieder zerstört werden könnten.
  • Damit die Ejektoren 7 effektiv arbeiten können, müssen sie stets von einem Trübestrom durchsetzt sein, der ausreichend groß ist, um die zur Bildung von Aeroflocken erforderlichen hydrodynamischen Bedingungen zu gewährleisten. In diesem Sinne ist es zweckmäßig, wenn eine Rückführleitung 32 vorgesehen ist, die von einem zum Austrag von Resttrübe aus der Flotationskammer 2 dienenden Auslass 42 abzweigt und in zumindest eine Beschickungsleitung 6 mündet. Über die Rückführleitung kann ein Teil des Resttrübestroms in einen Ejektor 7 geleitet werden, wenn die Zufuhr von Trübe aus Gründen der Verfahrenssteuerung gedrosselt werden muss.
  • Die Flotationskammer 2 des in FIG 3 und 4 gezeigten Flotationsapparates 1 weist eine Innenkammer 38 auf. Diese ist von einer zylinderförmigen Seitenwand 39 umgrenzt und ist oben und unten offen. Die Innenkammer 38 kann auch von einer anders gestalteten, beispielsweise einer sich nach unten konisch verjüngenden, unten ebenfalls geöffneten Seitenwand 39 umgrenzt sein. Die untere Öffnung ist dabei so bemessen, dass die Hohlwelle 10 berührungsfrei hindurch treten kann. Sie ist zentral und unter Freilassung eines Ringraumes 40 mit Radialabstand zur Seitenwand 8 in der Flotationskammer 2 angeordnet. Die Innenkammer 38 ist mit einer Schaumsammeleinrichtung 5a ausgestattet, die als ein das obere Ende der Seitenwand 39 mit Radialabstand umgreifender Schaumsammelbehälter 43 ausgebildet ist. Zum Zwecke des Austrages eines Schaumproduktes ist der Schaumsammelbehälter 43 mit einem Ablaufstutzen 17' versehen. Die Innenkammer 38 ragt mit einem Überstand 44 aus der Flotationskammer 2 bzw. aus dem diese umgreifenden Schaumsammelbehälter 16 hervor. Die Innenkammer 38 bewirkt, dass zumindest ein Teil der von der Turbulenzzone 34 des Rührwerks 3 aufsteigenden Aeroflocken (siehe Pfeil 41) bis zum Ablaufstutzen 17' kürzere Wege zurücklegen müssen, so dass ihre Verweildauer innerhalb der Flotationskammer 2 bzw. dem Schaumsammelbehälter 43 verkürzt und dadurch die Wahrscheinlichkeit ihres Zerfalls verringert ist. Ohne Innenkammer 38 würden die Aeroflocken von der Zirkularströmung der über die Beschickungsleitungen 6 tangential in die Flotationskammer einströmenden Trübe erfasst, mit der Folge, dass sie wesentlich längere Wege zurücklegen müssten. Die in den Ejektoren 7 gebildeten Aeroflocken werden zwar durch die genannte Zirkularströmung erfasst. Da die Endabschnitte 11 der Beschickungsleitungen 6 jedoch weit oben an den Stellen 19 in die Flotationskammer 2 münden, ist der Weg der Aeroflocken zum Ablaufstutzen 17 von vornherein geringer. Außerdem ist ihr Bewegungsraum auf den zwischen der Innenkammer 38 und der Seitenwand 8 vorhandenen Ringraum 40, in den die Trübe einströmt, begrenzt.
  • Auch bei der in FIG 5 und 6 gezeigten Variante eines Flotationsapparates 1 ist ebenfalls eine Innenkammer 38 vorhanden. Hier münden aber die Beschickungsleitungen 6 nicht in den Ringraum 40, sondern in die Innenkammer 38, wobei sie den Ringraum 40 durchsetzen. Diese Ausgestaltung zielt in erster Linie darauf ab, die Verweildauer der in den Ejektoren 7 der ersten Flotationsstufe gebildeten Aeroflocken in dem Flotationsapparat 1 zu verringern, beispielsweise auf 1 bis 2 Minuten. Die größeren Partikel der Trübe werden durch die Innenkammer 38 gezielt auf das Rührwerk 3, d.h. zur zweiten Flotationsstufe geleitet (angedeutet durch die Pfeile 45). Die Verweildauer der in der Turbulenzzone 34 bzw. in der zweiten Flotationsstufe gebildeten Aeroflocken liegt im Bereich des 5 bis 10-fachen der Verweildauer der in der ersten Flotationsstufe gebildeten Aeroflocken. Die gezielte Zuführung der gröberen Partikel aus der ersten Flotationsstufe zur zweiten Flotationsstufe kann optional durch eine am unteren Ende der Innenkammer 38 angeordneten Blende 46 mit verstellbarer Blendenöffnung 47 erfolgen. Die Blende ist von einer konischen Wand 48 gebildet, die mit der Seitenwand 39 der Innenkammer 38 einen Winkel 49 von beispielsweise 135° einschließt. Die Verstellbarkeit der Blendenöffnung kann z.B. durch einzelne sich in Umfangsrichtung der Innenkammer 38 überlappende bewegliche Wandelemente bewerkstelligt sein. Durch die variable Blendenöffnung 47 kann der Strom der nach unten sinkenden gröberen Partikel auf einen mehr oder weniger großen Zentralbereich des Rührwerks 3 geleitet werden. Insgesamt lassen sich durch eine mit einer verstellbaren Blende 46 ausgerüsteten Innenkammer 38 der Flotationsprozess optimieren. Diesem Zweck dient auch eine Innenkammer 38, mit oder ohne Blende 46, die höhenverstellbar ist.
  • Um eine Ablagerung von Partikeln in den von vom unteren Endabschnitt der Seitenwand 8 und dem Boden 9 gebildeten Eckbereichen 50 der Flotationskammer 2 zu verhindern, sind die Eckbereiche von einem Leitblech 51 abgedeckt, welches in Form eines sich nach oben öffnenden, das Rührwerk 3 seitlich umgreifenden Trichters ausgebildet ist. Ein derartiges Leitblech kann bei allen der hier beschriebenen Varianten von Flotationsapparaten 1 vorhanden sein.

Claims (15)

  1. Flotationsapparat mit einer eine Seitenwand (8) und einen Boden (9) aufweisenden, zur Aufnahme einer Trübe dienenden Flotationskammer (2), einer an einem oberen Bereich der Flotationskammer angeordneten Schaumsammeleinrichtung (5, 5a) für ein bei der Flotation gebildetes Schaumprodukt, und einer Beschickungsleitung (6) zur kontinuierlichen Beschickung der Flotationskammer mit Trübe, dadurch gekennzeichnet, dass in der Flotationskammer eine zweistufige Flotation mit Hilfe zweier unabhängig voneinander arbeitenden Mischvorrichtungen, durchführbar ist, indem die erste Flotationsstufe eine erste Mischeinrichtung und die zweite Flotationsstufe eine zweite Mischeinrichtung (M2)umfasst, wobei die erste Mischeinrichtung (M1) zur Dispersion eines Gases in der Trübe in der Beschickungsleitung (6) vorhanden ist, welche an einer oberhalb eines Rührwerks liegenden Stelle (19) in die Flotationskammer mündet und innerhalb der Flotationskammer (2) die das Rührwerk (3) und eine dem Rührwerk (3) zugeordnete Begasungseinrichtung (4) umfassende zweite Mischeinrichtung (M2) vorhanden ist.
  2. Flotationsapparat nach Anspruch 1,
    bei dem mehrere mit einer ersten Mischeinrichtung (M1) ausgestattete Beschickungsleitungen (6) vorhanden sind, die mit gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung an der Flotationskammer (2) angeordnet sind.
  3. Flotationsapparat nach Anspruch 1 oder 2,
    bei dem die Seitenwand (8) der Flotationskammer (2) eine kreisrunde Querschnittsform aufweist.
  4. Flotationsapparat nach Anspruch 3,
    bei der ein mit der Flotationskammer (2) verbundener Endabschnitt der Beschickungsleitung (6) tangential zur Seitenwand (8) ausgerichtet ist.
  5. Flotationsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    bei dem zentral in der Flotationskammer eine Innenkammer (38) mit einer zylindrischen Seitenwand (39) angeordnet ist, die oben und unten offen und unter Freilassung eines Ringraums (40) mit Radialabstand zur Seitenwand (39) der Flotationskammer (2) angeordnet ist.
  6. Flotationsapparat nach Anspruch 5,
    bei dem eine an einem oberen Bereich der Innenkammer (38) angeordnete Schaumsammeleinrichtung (5a) vorhanden ist.
  7. Flotationsapparat nach Anspruch 5 oder 6,
    bei dem die Beschickungsleitung (6) in den Ringraum (40) mündet.
  8. Flotationsapparat nach Anspruch 5 oder 6,
    bei dem die Beschickungsleitung (6) in die Innenkammer (38) mündet.
  9. Flotationsapparat nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
    bei dem die Innenkammer (38) höhenverstellbar ist.
  10. Flotationsapparat nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
    bei dem am unteren Ende der Innenkammer (38) eine Blende (46) mit verstellbarer Blendenöffnung (47) vorhanden ist.
  11. Flotationsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Rührwerk (3) seitlich von einem Leitblech (51) in Form eines sich nach oben öffnenden Trichters umgriffen ist, welches einen von dem unteren Ende der Seitenwand (8) und dem Boden (9) gebildeten Eckbereich (50) der Flotationskammer (38) überdeckt.
  12. Flotationsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schaumsammeleinrichtung (5, 5a) ein die Flotationskammer (2) mit Radialabstand umgreifender Sammelbehälter (16, 43) ist.
  13. Flotationsapparat nach Anspruch 5 oder einem auf Anspruch 5 rückbezogenen Anspruch, bei dem die Schaumsammeleinrichtung (5, 5a) ein die Innenkammer (38) mit Radialabstand umgreifender Sammelbehälter (16, 43) ist.
  14. Flotationsapparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Mischeinrichtung (M1) ein Ejektor (7) ist.
  15. Flotationsverfahren, bei dem ein Flotationsapparat (1) mit einer Ausgestaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 verwendet wird, das innerhalb einer eine Trübe enthaltenden Flotationskammer (2) des Flotationsapparates (1) in zwei Flotationsstufen durchgeführt wird, wobei die Dispersion eines Gases in der Trübe in der ersten Flotationsstufe mit Hilfe einer innerhalb einer zur Zuführung von Trübe in die Flotationskammer (2) dienenden Beschickungsleitung (6) angeordneten ersten Mischeinrichtung (M1) und in der der zweiten Flotationsstufe mit Hilfe einer ein Rührwerk (3) und eine diesem zugeordnete Begasungseinrichtung (4) umfassenden zweiten Mischeinrichtung (M2) erfolgt.
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