NO159702B - Fremgangsmaate ved og anordning for flotering av partiklersuspendert i en vaeske. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for å gjøre partikler, som er suspendert i en væske og skal fjernes fra denne, flytbare ved hjelp av gassbobler, hvorved partiklene gjøres lettere enn væsken ved adhesjon til gassboblene. Dette er særlig fordelaktig for suspenderte kom-ponenter som har en spesifikk vekt som kun adskiller seg litt fra væskens, og/eller når separasjonen av bestanddelene for-sinkes betydelig som følge av friksjonskrefter. Også i det tilfelle hvor partiklene er tyngre enn væsken kan separasjons-retningen reverseres ofte på denne måte.

For dette formål blir væsken, generelt den rensede bærevæske, mettet under trykk med en gass, særlig luft og deretter trykk-avlastet like før den innføres i væsken som skal behandles,

slik at et stort antall bobler dannes hvorav minst en del vil feste seg til partiklene suspendert i væsken. Disse partikler vil derved bli betydelig lettere enn bærevæsken, og kan der-

for separeres fra denne ved fIotasjon.

Imidlertid vil adhesjon av gassboblene være mere vanskelig

jo større boblene er i forhold til partiklene som skal flo-teres. Allerede når disse bobler dannes vil de variere betydelig i størrelse og denne variasjon vil ytterligere forster-kes ved at disse bobler vil koalisere under dannelse av store bobler og således er det satt en grense for boblenes flota-sjonseffekt.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å til-veiebringe en forbedret fremgangsmåte ved flotering av partikler suspendert i en væske ved adhesjon av gass-

bobler til partiklene, ved at det inn i en første væske som skal behandles, innføres en andre bærevæske, som ved første væskes trykk og temperatur er overmettet med gass, hvilken andre bærevæske er erholdt ved å oppløse gass ved et høyere trykk, hvilket væske-trykk avlastes før innføring i den første væsken, og hvor innføringen av den andre bærevæsken utføres i minst to påfølgende trinn, hvor trinn 1 består i at den første væske føres ved hjelp av en kanal eller leder, 16, mot en separasjonsanordning hvori flotasjon av bestanddeler kan finne sted, og andre trinn består i innføringen av den andre bærevæske i den første væske, hvor innføringen- av den

andre bærevæske utføres minst delvis i tilføringskanalen eller -lederen, 16, på minst to forskjellige steder, 23,

som i strømningsretningen er adskilte. Innføringen av den andre bærevæske utføres på en slik måte at konsentrasjonen av oppløst gass i den første væske først for-økes, hvoretter generering av de mest effektive, små

gassbobler finner, sted ved en etterfølgende innføring av den andre væsken på en slik måte som er angitt i krav l's karakteriserende del.

Det har vist seg at en væske som skal behandles generelt er undermettet eller i beste fall mettet med gass, særlig luft, slik at når gassbobler innføres vil konsentrasjonen av oppløst gass i væsken tilta inntil gasstrykket i væsken mere eller mindre tilsvarer trykket i gassboblene og kun da kan en tilstrekkelig gassdannelse finne sted. Det har vist seg att når gassen innføres på en gang vil mindre gassbobler dannes i u-tilstrekkelig grad, hvilket er en følge av den nevnte trykkforskjellen. Imidlertid hvis gassen innføres i på hverandre følgende trinn vil en metning av væsken kunne erholdes i en slik grad at, i et etterfølgende trinn, vil erholdes et tilstrekkelig antall små gassbobler egnet for fIotasjonsformål.

Mer spesielt kan denne trinnvise innføring av gass erholdes i

en væske som kontinuerlig tilføres en separasjonsanordning som angitt i innledningen av krav 3, ved hjelp av en tilførsélskanal eller rørledning ved å innføre gass i denne kanal eller rør-ledning på to forskjellige, på hverandre følgende steder som er . adskilt i væskestrømmens retning slik som angitt i krav 3's karakteriserende del.

Ytterligere kan hjelpemidler for å fremme separasjon tilsettes væsken og dette kan gjøres samtidig med innføring av gassen, hvilket kan føre til en bedre effekt for disse hjelpemidler i væsken som skal behandles. Oppfinnelsen vedrører ytterligere en anordning for utøvelse av fremgangsmåten. Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli beskrevet under henvisning til den vedlagte tegning, hvor: Fig. 1 er et skjematisk grunnriss av en utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen, og

Fig. 2 er et tverrsnitt tatt langs linjen II - II i fig. 1.

Før foreliggende fremgangsmåte og anordning beskrives nærmere skal det først gis en omtale for oppfinnelsens bakgrunn.

Oppfinnelsen er basert på det faktum at store gassbobler opp-fører seg forskjellig fra mindre bobler. Det indre trykk i en gassboble i forhold til væsken er bl.a. avhengig av overflatespenningen i væskegrenselaget som omgir gassboblen. Ytter-ligere er dette trykk av betydning for migrering av gass fra bobler og inn i væsken, for denne migrering er naturligvis konsentrasjonen av oppløst gass i væsken også av betydning. Generelt vil trykkforskjellen være proposjonal med l/r, hvor

r er radien for en gassboble. Overflatearealet av boblen er proposjonalt med r 2 og dens volum er proposjonalt med r 3. Diffusjonen av gass til den omgivende væske er proposjonal

med trykkforskjellen og overflatearealet slik at gasstapet ved diffusjonen i forhold til boblens volum vil som en første til-2 3 2

nærmelse være proposjonal med (l/r).r /r =l/r . Dette betyr at mindre bobler vil oppløses relativt raskere enn større. Ytterligere vil sannsynligheten for kollisjon mellom to gass^ bobler og med derav følgende koalisering til en større boble være minst proposjonal med r 2, hvilken sannsynlighet, for større bobler, er vesentlig større enn for mindre.

Som en følge av dette vil, hvis man til å begynne med har en mere eller mindre jevn boblestørrelsef ordeling, de mindre bobler raskt forsvinne som følge av oppløsning og antall større bobler vil øke som følge av koalisering. Ytterligere,når konsentrasjonen av oppløst gass i væsken stiger,vil de større bobler igjen oppta gass fra væsken, særlig da det finnes en viss kon-sentrasjonsgradient rundt slike bobler.

På den annen side vil mindre bobler lett hefte til suspenderte partikler enn de større. Hvis.en utgår fra en gitt størrelse-fordeling av boblene og suspenderte partikler kan man gjøre et anslag over adhesjonssannsynligheten for en gitt oppholdstid. Dette anslag vil imidlertid være meget usikkert som følge av

de mindre gassboblers korte levetid som i betydelig grad vil begrense den tilgjengelige tid for vedhefting. Også bobler som er heftet til partikler kan igjen forsvinne som følge av opp-løsning og går derved tapt for fIotasjonsformål.

Oppfinnelsen er således basert på at hvis luftboblene innføres

i deltrinn, kan antallet aktive bobler forøkes, dette fordi:

(1) ved hver fornyet innføring vil små bobler generere påny, som delvis vil være tilgjengelig for hefting til suspenderte partikler, og (2) for hver innføring av gassbobler vil gassinnholdet i væsken øke slik at stadig mindre bobler kan overleve i væsken uten raskt å bli oppløst.

Det er naturligvis mulig å behandle en væskemengde tilstede i et kar med gassbobler i forskjellige tidsintervaller, slik at gassinnføringstrinnene nevnt ovenfor er fordelt med hensyn til tid. Imidlertid ved kontinuerlig behandling, eksempelvis ved tilførselssiden av en separasjonsanordning vil dette være uøn-sket, slik at for en trinnvis innføring av gassen kan dette oppnås ved ytterligere injeksjonspunkter i tilførselskanalen eller rørledningen mot separatoren, hvilket tilsetningspunkter er plassert i gjensidig avstand i strømningsretningen.

I fig. 1 og 2 er vist skjematisk en utførelsesform av en slik anordning. Den viste anordning omfatter et basseng 1 hvori er anordnet en plateseparator 2 i en vinkel i forhold til horison-talplanet. Ved hjelp av en skillevegg 3 er dette basseng opp-delt i et tilførselskammer 4 og et utførselskammer 5, hvor flotasjonskammer 6 av tilførselskammeret 4 over den hellende overflater av plateseparatoren 2 har et triangulært tverrsnitt. På den andre side av bassenget 1 er anordnet en overstrømsdemning 7, og ved hvilket et flytende lag 8 kan flyte over til et utløpstrau 9, som kommuniserer med en utførselskanal 10, om nødvendig kan skimre eller lignende anvendes for å bevege laget 8 mot demningen 7. Utførselskammeret 5 er på den annen side forsynt med en overstrømningsdemning 11 for å bestemme væskenivået i bassenget 1, etterfulgt av et utførselstrau 12 og utførselskanal 13 for behandlet væske.

Nær det dypeste punkt i f lotasjonskanmeret 6 er anordnet et tilførselsrør

14 gjennom hvilket tilføres en kontinuerlig eller uavbrutt strøm til spaltene 15. Utenfor bassenget 1.kommuniserer røret 14 med en tilførselskanal 16 og et tilførselsmunnstykke 17 ut-strekker seg inn i.røret 14, hvilket munnstykke er forbundet ved hjelp av en ventil 18 til en leder 19 som er forbundet med en ikke vist pumpe for tilføring av trykkgass, særlig luft, for innføring i væsken. På denne måte vil et stort antall gassbobler genereres i væsken som tilføres gjennom kanalen 16 som følge av den raske trykkavlastning for væsken mettet med gass, hvilke bobler kan feste seg til partikler som er suspendert i væsken, hvoretter disse partikler vil flotere mot det flytende lag 8. Deretter vil væsken strømme gjennom separatoren 2 hvori gjenværende lettere partikler og gassbobler vil separere og eventuelt tilstedeværende tunge partikler vil sedi-mentere og oppsamles i trakten 19. Den rensede væske strømmer over demningen 11 mot utførselskanalen 13.

Det har nå vist seg at separasjonseffekten kan forbedres betydelig ved. at det i røret eller kanalen 16 anordnes ytterligere injeksjonsmunnstykker 20 med tilhørende ventiler 21 som også

er forbundet til trykkgassrøret 19. Ventilen 18 kan følgelig justeres slik at mengden av trykkgass som innføres via munn-stykket 17 nedsettes, avhengig av gassmengdene som innføres av munnstykkene 20. Avstanden mellom de ytterligere munnstykker 20 velges slik, under hensyntagning til strømningshastigheten for væsken i lederen 16 slik at det vil være tilstrekkelig tid for oppløsning av gass i væsken, hvorved gassens metningsgrad forbedres.

Forsøk har vist at fIotasjonseffektiviteten av gassboblene, dvs. forholdet mellom mengde gass knyttet til suspenderte partikler i forhold til den totale mengde tilført gass kan forbedres vesentlig på denne måte, slik at også en vesentlig mindre mengde trykksatt væske kan anvendes, dette fører følgelig til en betydelig energi-innsparing og ytterligere kan trykkpumpen gjøres mindre, hvilket fører til tilsvarende nedsatte omkost-ninger .

I lederen 16 er ofte tilstede en innsnevring 22 og en tilfør-selsanordning 23 åpner seg i lederen 16, oppstrøms for innsnev-ringen for innføring av et fIotasjonsfremmende middel, eksempelvis en polyelektrolytt. Det har vist seg at hvis et ytter-ligere gassinnføringsmunnstykke 16' med tilhørende ventil 17' anordnes i tilførselsanordningen 23 vil en vesentlig bedre effekt oppnås. Hvis det tilførte middel fører til en senking av overflatespenningen vil overtrykket i gassboblene senkes på tilsvarende måte, slik at oppløsningstendensen for gassbobelene nedsettes. Dette kan ytterligere på en fordelaktig måte fremme gassboblenes separerende effekt.

En ytterligere fordel er at innføringsanordningen 23 som. i en eksisterende anordning er konstruert som en ventil for føring av relativt store væskemengder mettet med gass kan gjøres vesentlig mindre når den anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Dette vil også føre til ytterligere innsparinger.

Det vil være åpenbart at oppfinnelsen ikke er begrenset til den ovenfor beskrevne utførelsesform. For eksempelvis er det ikke nødvendig å anvende plateseparatoren 2 hvis man med gassboblene alene kan oppnå en tilstrekkelig fIotasjon av bestanddelene. Ytterligere kan tilførsel av ytterligere bestanddeler finne sted på andre steder, eksempelvis i selve bassenget 1.

Enkelte ganger vil det være fordelaktig å anvende et åpent trau, i det minste for den siste del av lederen 16. Dette er fordelaktig ved at effekten av den trykksatte væske som innføres ved hjelp av munnstykkene 20 kan sees direkte, hvilket vil forenkle justeringen av ventilen 21.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved flotering av partikler suspendert i en væske ved adhesjon av gassbobler til partiklene, ved at det inn i en første væske som skal behandles, inn-føres en andre bærevæske, som ved første væskes trykk og temperatur er overmettet med gass, hvilken andre bærevæske er erholdt ved å oppløse gass ved et høyere trykk, hvilket væsketrykk avlastes før innføring i den første væske, og hvor innføringen av den andre bærevæsken utføres i minst to påfølgende trinn, hvor trinn 1 består i at den første væske føres ved hjelp av en kanal eller leder (16) mot en separasjonsanordning hvori flotasjon av bestanddeler kan finne sted, og andre trinn består i innføringen av den andre bærevæske i den første væske, hvor innføringen av den andre bærevæske utføres minst delvis i tilførings-kanalen eller -lederen (16) på minst to forskjellige steder (23) som i strømningsretningen er adskilte, karakterisert ved at bærevæsken mettes med gass (20) før den innføres i en første trakt som munner ut i en første dyse (22) oppstrøms for tilførsels-stedet for andre bærevæske (23), og hvor andre bærevæske innføres i første væske slik at konsentrasjonen av oppløst gass i væsken som skal behandles, forøkes ved tilførselen av den andre bærevæske før fremstilling av de mest effektive små bobler.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor ytter-ligere bestanddeler som fremmer separasjon tilsettes deri første væske, karakterisert ved at det til denne tilførsel av ytterligere bestanddeler tilsettes også den andre bærevæske.

3. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-2, omfattende fIotasjonskammer (6) i hvilket en tilførselskanal eller -leder (16) for væsken som skal behandles munner ut (14,15), og hvor det i nær-heten av kanalen eller lederen (16) er anbragt et til-førselsmunnstykke (17) for tilførsel av gass-overmettet væske, og hvortil en trykksenkende ventil (18) er anbragt, karakterisert ved at det i tilførselskanalen eller -lederen (16) er montert ytterligere injeksjonsmunnstykker (20) med trykksenkende ventiler (21), og som er anbragt oppstrøms for første tilførselsmunnstykke (17)

4. Anordning ifølge krav 3, hvor rommet (4) som skal inneholde den første væske, omfatter en tilførselskanal (16) eller rørledning (14), samt et fIotasjonskammer (6) knyttet til dette, karakterisert ved flere injeksjonsmunnstykker (20) hvorav minst ett munner ut i kanalen (16) eller rørledningen (14).

5. Anordning ifølge krav 3 eller 4, omfattende en ytterligere tilførsel (23) av fIotasjonsfremmende bestanddeler, karakterisert ved at det i denne tilførsel (23) er anordnet et ytterligere munnstykke (16',17') for tilførsel av den andre bærevæske.