WO2012123258A1 - Flotationsvorrichtung mit einem fluidverteilerelement zum erzeugen einer auf die schaumsammeleinrichtung gerichteten strömung - Google Patents

Flotationsvorrichtung mit einem fluidverteilerelement zum erzeugen einer auf die schaumsammeleinrichtung gerichteten strömung Download PDF

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Stefan Blendinger
Robert Fleck
Gerold Franke
Lilla Grossmann
Werner Hartmann
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Siemens Corp
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Definitions

  • the invention relates to a housing comprising a flotation chamber for receiving a suspension and at least one inlet for the suspension, and at least one
  • Foam collecting device for receiving and discharging a foam product which is arranged on an upper side of the housing ⁇ .
  • the invention further relates to a method for removing a foam product formed in such a flotation device, wherein the flotation chamber is at least partially filled with suspension, the suspension being fumigated and the foam product being formed from gas bubbles and solid particles adhering thereto, which adheres to a surface of the suspension collects and Schaumsammei driving is removed via the Minim ⁇ legal.
  • Flotation is a physical separation process for the separation of fine-grained solid mixture, such as ore and gangue, in an aqueous slurry or suspension with the aid of gas bubbles due to a difference ⁇ union surface wettability of the contained ⁇ requested in the suspension particles. It is used for the treatment of mineral resources and in the processing of preferably mineral substances with a low to moderate content of a useful component or a valuable material, for example in the form of non-ferrous metals, iron, metals of rare earths and / or precious metals and non-metallic mineral resources.
  • an offset with Rea ⁇ genzien suspension is introduced from water and fine-grained solids via at least one nozzle array in a Flota ⁇ tion chamber in general.
  • the reagents are intended to allow in particular the valuable, preferably separated Parti ⁇ angle value or material particles in the suspension excluded hydrophobically be formed.
  • Most are set ⁇ as reagents xanthates, particularly hydrophobic and selectively to sulfidic ore particles.
  • at least one nozzle arrangement is supplied with gas, in particular air, which comes into contact with the hydrophobic particles in the suspension.
  • the hydrophobic particles adhere to forming gas bubbles, so that the gas bubble structures, also called aeroflocs, float and form the foam product on the surface of the suspension.
  • the foam product is discharged into a collecting container and usually thickened.
  • the quality of the foam product and the separation efficiency of the flotation Ver ⁇ proceedings depends inter alia on the collision probability between a hydrophobic particles and a gas bubble.
  • a preferred diameter of the gas bubbles is less than about 5 mm and is in particular in the range between 1 and 5 mm.
  • Such small gas bubbles have a high specific surface area and are therefore able to bind significantly more valuable material particles, in particular ore particles, per amount of gas used and to take with it than larger gas bubbles are capable of.
  • gas bubbles larger in diameter increase faster than gas bubbles of smaller diameter.
  • the smaller gas bubbles are collected by larger gas bubbles and combine with them to even larger gas bubbles. This reduces the available specific surface of the gas bubbles in the suspension, to which valuable material particles can be bound.
  • hybrid flotation cells which represent a combination of a pneumatic flotation cell with a columnar flotation cell formed, larger particulate matter with particle diameters in the range of 50 microns and larger are not completely bound to the existing gas bubbles and thus can only be partially separated from the suspension , Fines with particle diameters in the range of 20 ⁇ and less, however, are particularly well deposited.
  • the performance of a flotation device also depends on the efficiency for evacuation of the formed Schaumpro ⁇ domestic product from the surface of the suspension. So often so-called dead zones are formed from in flotation, where only find vertical transport processes between the Sus ⁇ pension and floating on foam product instead ⁇ . The application of solid particles to be separated is reduced in the dead zones, since the bubbles of the foam product stay there too long and burst already on site. Thus drop to such zerplatztes bubbles formerly ge ⁇ Thematic solid particles back into the suspen ⁇ sion, and can not be discharged as foam product ⁇ to.
  • the WO 2006/069995 Al describes a pneumatic Flotati ⁇ onszelle with a housing which holds a flotation chamber environmentally, with at least one nozzle assembly for supplying suspension into the flotation chamber to herein as loading ejectors drawing, further comprising at least supply arrangement for supplying gas into the flotation chamber, when using air aeration devices or aerators, and a collecting container for a foam product formed in the flotation.
  • the foam product is pushed away in the ideal case of progenies ⁇ the foam and runs in a Schaumsammeirinne.
  • the RU 2397818 Cl, US 4,618,430, US 1,374,447 or US 1,952,727 describe a flotation devices in which a gas stream or a gas-liquid flow is blown in the direction of a Schaumsammeirinne on the surface of Sus ⁇ pension to accelerate the foam product in the direction of To drive foam collecting irrigation channels.
  • US Pat. No. 6,926,154 B2 describes a flotation machine which comprises a rotating apparatus for removing foam product which at least partially dips into the foam and pushes it mechanically in the direction of the foam collection channels.
  • the object is achieved for the flotation device by comprising a housing with a flotation chamber for receiving a suspension and at least one inlet for the suspension, and at least one foam collecting device for receiving and discharging a foam product, which is arranged on an upper side of the housing wherein furthermore at least one fluid distributor element for Ab ⁇ transfer of a fluid and generating a directed in the direction of at least one Schaumsammei worn flow above the at least one inlet in the flotation chamber is present, whose vertical position above the inlet ⁇ ses in the flotation chamber is adjustable such that at least a part of a is flowed from the at least one Fluidvertei ⁇ lerelement fluid dispensed adjacent to the surface of the suspension directly into the suspension.
  • the object is for the method for discharging a formed in egg ⁇ ner flotation device according to the invention
  • Foam product wherein the flotation chamber is at least filled teilwei ⁇ se with suspension, the suspension is gassed and the foam product from gas bubbles, and it forms at ⁇ adhering solid particles, which collects at a surface of the suspension and discharged via the at least ei ⁇ ne Schaumsammei driving is achieved by means of the at least one fluid distribution element generates a Strö ⁇ tion in the direction of at least one Schaumsammei gifted and the vertical position of the at least one fluid ⁇ idvermaschinerelements in the flotation is set in dependence on a level of the flotation chamber with suspension such that at least one Part of a discharged from the at least one fluid distribution element fluid ⁇ bordering on the surface of the suspension flows directly into the suspension.
  • the flotation device of the invention has the advantage that the vertical position of at least one fluid distribution element is variable above the inlet in the Flotati ⁇ onshunt and thus be adjusted to a level of suspension in the upper part of the flotation chamber.
  • a fluid distribution member on the Grenzflä ⁇ surface or across the interface between the foam and suspension of time optimally to act, whereby a particularly gentle acceleration of the foam product is allowed in the direction Schaumsammei listening. It is displaced by the flowing out of a fluid distribution element below the surface of the suspension fluid of the foam and / or the suspension and pushed in the direction of a Schaumsammei driving. This can be done at relatively low outflow velocities of the fluid, so that no bubbles burst prematurely ⁇ tig.
  • Fluid manifold elements can be disposed generally completely under ⁇ half of the surface of the suspension adjacent the Oberflä ⁇ che, so that the complete flows over them fontgebe ⁇ ne fluid directly into the suspension.
  • a fluid manifold element is arranged in particular adjacent to a region in the flotation chamber, in which without the fluid distribution element, a dead zone befin ⁇ , would take place in which only vertical transport processes Zvi ⁇ rule the suspension and the floating thereon foam product.
  • the fluid either gas, especially air, can be used or a liquid, in particular water, are ⁇ flows.
  • the vertical position of at least one Fluidvermaschinere- lements is set according to the invention such that at least a part ⁇ at least one fluid Vermaschinere ⁇ lement discharged fluid flows from the one adjacent to the surface of the suspension directly into the suspension.
  • this is in the range of
  • fluid distribution elements for introducing gas and / or for introducing liquid can be present at the same time.
  • the flotation chamber has a vertical central axis and the at least one foam collecting device is annular and concentric with the central axis, wherein the at least one fluid distributor element generates a direction away from the central axis in the direction of the at least one annular foam collecting device directed flow is established.
  • a plurality of concentrically arranged, annular Schaumsammei may be present, each of which is assigned at least one fluid distribution element.
  • the Um ⁇ beginning of the flotation chamber may have different shapes, such as a rectangle, a circle, an ellipse, etc., although here the circular shape is preferred.
  • In the flotation machine is preferably a pneumatic flotation cell, a columnar flotation cell or a ⁇ Hybridflotationszelle in which both types are combined.
  • the at least one fluid distributor element is preferably set up to generate a flow directed radially from the central axis of the flotation chamber. This minimizes the way a bubble of the foam product must travel. The time to reach the foam It also minimizes the risk of a bubble bursting during the process. Alternatively, however, it can be generated obliquely to a separating edge between the flotation chamber and Schaumsammei switched geri tete flow.
  • the flotation device has at least one positioning device which is arranged to automatically change the ver ⁇ Tikale position of the at least one fluid distribution element depending on a level of Flotati ⁇ onshunt with suspension. This ensures at all times that a locally optimal supply of fluid takes place in the direction of foam product and / or suspension.
  • a positioning device which is arranged to automatically change the ver ⁇ Tikale position of the at least one fluid distribution element depending on a level of Flotati ⁇ onshunt with suspension.
  • At least one control or crizeinrich ⁇ device for controlling or regulating an outflow velocity of the fluid from the at least one Fluidverteilerele ⁇ ment and / or the vertical position of the at least one fluid distribution element is present.
  • the Ausströmge ⁇ speed of the fluid via the volume flow of fluid and / or the fluid pressure is adjustable.
  • At least one first sensor for determining at least one property of the foam product is preferably present from the group comprising:
  • the first sensor is preferably formed as an opti ⁇ shear sensor.
  • An online monitoring of these properties which provide information about the quality of the foam ⁇ product, allows a targeted optimization of the vertical position of a fluid distribution element or the outflow velocity of fluid.
  • the first sensor is installed in a region in which a foaming behavior can be monitored in a zone that is to be regarded as a dead zone without a fluid distributor element.
  • the color of the foam product gives, for example, a statement as to how high the loading of the gas bubbles is with waste material particles to be removed. The higher the loading of the gas bubbles with valuable particles, the more intense is the color of the foam product.
  • Schaumpro ⁇ domestic product such as sulfidic ores
  • the bubble shape of individual bubbles in the foam product can also be used to control the fluid quantity and / or outflow velocity of the fluid and thus the decisive process parameters yield and quality. While in some processes a round shape of the bubbles in the foam is preferable, in other flotation processes, a polygonal bubble structure may also be optimal for the process. Depending on the particular process, therefore, the amount of fluid and / or its Ausströmgeschwindig ⁇ speed is controlled so that the respective more favorable bubble shape results in terms of discharge and quality.
  • At least a first sensor and / or the at least one second sensor with the at least one STEU ⁇ ER and control device is preferably connected. This allows a cost-effective, fully automatic operation of the flotation device with high foam discharge.
  • a discharge velocity of at least one fluid distribution member discharged from the fluid and / or the amount thereof is based on at least comprising a self ⁇ shaft of the foam product from the group:
  • a vertical position is preferably the Minim ⁇ least one fluid distribution member on the basis of at least one property of the foam product from the group comprising:
  • the control or regulating device thus enables an optimal foam discharge at any time with changing inputs.
  • the at least one fluid distributor element comprises an open-pored component, via which the fluid is discharged.
  • the open-porous component is formed in particular by a foam material made of metal or plastic.
  • the Fluidverteilerele ⁇ element can also be a pipe or a hose with Fluidaustrittsöff- voltages, for example in the form of slots, holes, or fluid-permeable membranes include.
  • the at least one fluid distribution element is preferably designed such that a laminar flow is generated in the direction of the at least one foam collecting device. Vortex formations are avoided as far as possible, since they unnecessarily prolong a residence time of the foam product on the surface of the suspension and mechanically stress the bubbles, so that more bubbles burst prematurely and less foam product can be discharged overall.
  • a use of a flotation apparatus according to the invention for the flotation of solid particles from a recyclable material, in particular ore mineral from a suspension with a solid ⁇ substance content in the range of 20 to 50% with the formation of a foam product, is preferred. Under such conditions, the efficiency of a flotation device can be significantly increased by means of at least one fluid distribution element.
  • Figures 1 to 7 are intended to illustrate the invention schematically Flo ⁇ tationsvoroplastyen and their operation by way of example. So shows:
  • FIG. 4 shows the third flotation device in plan view
  • 5 shows a detail of a flotation device similar to FIG. 3 with dead zones shown
  • FIG 6 shows the detail of FIG 5 with two Fluidverteilerele ⁇ elements
  • FIG. 1 schematically shows a first flotation device comprising a housing 2 with a flotation chamber 2a for receiving a suspension S and at least one annular foam collecting device 3 for receiving and discharging a foam product SP, which is arranged on an upper side of the housing 2.
  • the housing 2 is shown for clarity in the longitudinal section.
  • the suspension S is optional un ⁇ ter addition of gas, is introduced through an inlet 5a into the Flotati ⁇ onshunt 2a and with the bottom of the flotation chamber 2a rising gas bubbles, particularly air bubbles mixed.
  • the gas bubbles in the suspension S are formed by a gassing element 6.
  • a fluid distribution element 4 for generating a substantially directed in the direction of the Schaumsammei worn 3 flow in the flotation chamber 2a is present, the vertical position in the flotation chamber 2a by means of a positioning device 7 is variable.
  • the fluid distribution element 4 is arranged both above and below the interface or surface SO between suspension S and foam product SP.
  • the fluid distribution element 4 is formed from an open-pore metal foam and comprises a supply line 4a, through which the fluid is transported and on which the positioning device 7 engages.
  • the fluid distribution element 4 is for generating a radial from the center axis M of the flotation chamber 2a directed flow established.
  • a control or regulating device 8 is connected to a first sensor 9 for optically determining the rate of disintegration of the bubbles of the foam product SP and to a second sensor 10 for determining the level of suspension S in the flotation chamber 2a. Furthermore, the control and regulating unit 8 is connected with a valve arrangement 11, via which to adjust the volume flow and / or pressure of the fluid F and in consequence, the outflow velocity of the fluid F from the fluid distribution element 4 in dependence on the rate of disintegration of the bubbles of the Schaumpro ⁇ dukt SP can influence.
  • the vertical setpoint position of the fluid distribution element 4 is transmitted as a function of the fill level and / or the decay rate via the control or regulating device of the positioning device 7, which adjusts the vertical setpoint position accordingly.
  • the formation of dead zones can be reliably prevented and a high foam discharge can be achieved.
  • FIG 2 shows a second flotation device 1 ' .
  • a fluid distribution element 4 in the form of an annularly arranged tube provided which on its side facing the housing 2 side has slots to allow the fluid F hin barntre ⁇ th in the direction of the housing.
  • a float 12 is provided, which moves together with the surface SO of the suspension S up or down.
  • the control and regulating device 8 is also connected here to a valve arrangement 11, via which the volume ström and / or the pressure of the fluid F and in consequence, the outflow velocity of the fluid F from the Fluidvertei- lerelement 4 depending on the rate of disintegration of the bubbles of the foam product SP can be influenced.
  • the formation of dead zones can be reliably prevented and a high foam discharge can be achieved.
  • FIG. 3 schematically shows a third flotation device 1 '' in longitudinal section. It is a columnar Flota ⁇ tion cell, which is referred to as a hybrid flotation cell when operated with air for gassing the Suspen ⁇ sion.
  • a hybrid flotation cell when operated with air for gassing the Suspen ⁇ sion.
  • the housing 2 is widened in the upper part and there is an injection of suspension S and gas G over the
  • a cylindrical insert 20 is provided which separates a pneumatic flotation stage outside the insert 20 from a further flotation stage in the interior of the insert 20.
  • the enriched gas G suspension S is injected under high pressure in the flotation chamber 2a.
  • gas bubbles are formed, which are then used for the flotation. This mechanism is referred to as so-called flash floatation.
  • the further flotation stage operates as so-called column flotation.
  • a gassing element 6 for supplying gas G is arranged in the lower part of the flotation chamber 2a, where an outlet 5b for residual pulp R is also provided, which, for example, is designed as an aerator. This produces gas bubbles which are suitable for binding up valuable particles of material in the lower part of the flotation device 1 " .
  • a rod-shaped first fluid distribution element 4a is arranged centrally in the insert 20 and serves to introduce fluid F in the region of the surface SO of the suspension S, wherein the fluid F from the center axis M away radially from ⁇ flows.
  • An annular second fluid distributor element 4b surrounds the insert 20 and serves to introduce fluid F in the region of the surface SO of the suspension S, the fluid F flowing radially outward in the direction of the vessel 2.
  • the vertical Po ⁇ sition of the fluid manifold elements 4a, 4b is variable, which is only indicated here by the double arrows.
  • FIG. 5 shows a detail of a longitudinal section of a conventional flotation device without fluid distribution element, in principle similar to FIG. 3 in the upper area in which the insert 20 is located, between the center line M and the housing 2.
  • the same reference numerals as in FIGS. 1 to 4 identify similar elements.
  • the suspected flow conditions in the foam product SP are shown.
  • In ⁇ represent provided part of the flotation chamber, two dead zones TZi, TZ in which only vertical use transportation form in Figure 2, take place between the suspension S and the floating on it foam product SP.
  • the first of the two Totzo ⁇ NEN TZi is located in the region of the central axis M.
  • the dead zones of the two two ⁇ te TZ 2 is annularly formed around the insert 20th
  • the application of deposited solid particles is reduced in the dead zones TZi, TZ 2 , since the bubbles of the foam product SP stay there too long and burst already on site.
  • solid particles once bound to such a burst Blä ⁇ rule thus sink back into the suspension S and can not be discharged as a foam product SP.
  • a bubble rises to the top enters a transport zone TRI, TR2 and is transported away in this direction in the direction of the foam collecting device 3, not shown here.
  • FIG. 6 shows the detail from FIG. 5, wherein, however, two fluid distributor elements 4a, 4b are present, similar to FIG. 3.
  • a first fluid distribution element 4a is of rod-shaped design and arranged in the region of the central axis M, wherein it partially dips into the suspension S.
  • a second fluid distribution element 4b is annular and surrounds the insert 20, wherein it completely immersed in the Sus ⁇ pension S.
  • the same reference numerals as in Figures 1 to 5 denote the same elements.
  • the presumed flow conditions in the foam product SP are shown.
  • no dead zones are formed due to the fluid discharged through the fluid distribution elements 4a, 4b, in which only vertical transport processes take place between the suspension S and the foam product SP floating thereon.
  • the previously existing dead zones are now also to lift zones ⁇ become HZ 2 so that substantially more foam product SP can be manufacturedtra ⁇ gen than before.
  • the output of separated solid particles is significantly increased.
  • FIG 7 shows a fourth flotation device 1 ' in longitudinal section. It is a columnar Flotationszel ⁇ le as in FIG 3, which when operated with air for gassing the Suspension S is called a hybrid flotation cell. Sliding ⁇ che reference numerals as in Figures 1 to 6 denote the same elements.
  • An annular fluid distributor element 4 surrounds the insert 20 and serves to introduce fluid F in the region of the surface SO of the suspension S, the fluid F flowing radially outward in the direction of the vessel 2.
  • the vertical Po ⁇ sition of the fluid manifold elements 4 is variable, which is only indicated here by the double arrows. On the double arrows.
  • Fluid manifold elements can be generally arranged entirely underneath the surface of the suspension adjacent the Oberflä ⁇ che, so that the complete Chinese Gree ⁇ ne fluid flows over them directly into the suspension.
  • FIGS. 1 to 7 merely show examples of a flotation device according to the invention.
  • the Fluidvertei- lerelements, the gassing element, the Schaumsammeleinrich- device, the use, etc. may be readily available.
  • the number of inlets, outlets, fluid distribution elements, first and / or second sensors, gassing elements, control devices, positioning devices, etc. may be varied without departing from the spirit of the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flotationsvorrichtung (1) und deren Verwendung, umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Flotationskammer (2a) zur Aufnahme einer Suspension und mindestens einem Einlass für die Suspension (5a), sowie mindestens eine Schaumsammeieinrichtung (3) zur Aufnahme und Abführung eines Schaumprodukts (SP), welche an einer Oberseite des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei weiterhin mindestens ein Fluidverteilerelement (4) zur Erzeugung einer in Richtung der mindestens einen Schaumsammeieinrichtung (3) gerichteten Strömung oberhalb des mindestens einen Einlasses in der Flotationskammer vorhanden ist, dessen vertikale Position (4a) oberhalb des Einlasses (5a) in der Flotationskammer (2) veränderbar ist.

Description

Beschreibung
FLOTATIONSVORRICHTUNG MIT EINEM FLUIDVERTEILERELEMENT ZUM ERZEUGEN EINER AUF DIE SCHAUMSAMMELEINRICHTUNG GERICHTETEN STRÖMUNG
Die Erfindung betrifft eine umfassend ein Gehäuse mit einer Flotationskammer zur Aufnahme einer Suspension und mindestens einem Einlass für die Suspension, sowie mindestens eine
Schaumsammeieinrichtung zur Aufnahme und Abführung eines Schaumprodukts, welche an einer Oberseite des Gehäuses ange¬ ordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Abführen eines in einer solchen Flotationsvorrichtung gebildeten Schaumprodukts, wobei die Flotationskammer zumindest teilweise mit Suspension gefüllt wird, wobei die Suspension begast wird und sich das Schaumprodukt aus Gasbläschen und daran anhaftenden Feststoffpartikeln bildet, welches sich an einer Oberfläche der Suspension sammelt und über die mindes¬ tens eine Schaumsammeieinrichtung abgeführt wird.
Die Flotation ist ein physikalisches Trennverfahren zur Trennung feinkörniger Feststoffgemenge, wie beispielsweise von Erzen und Gangart, in einer wässrigen Aufschlämmung bzw. Suspension mit Hilfe von Gasbläschen aufgrund einer unterschied¬ lichen Oberflächenbenetzbarkeit der in der Suspension enthal¬ tenen Partikel. Sie wird zur Aufbereitung von Bodenschätzen und bei der Verarbeitung von vorzugsweise mineralischen Stoffen mit einem niedrigen bis mittleren Gehalt an einer Nutzkomponente bzw. eines Wertstoffs verwendet, beispielsweise in Form von Nichteisenmetallen, Eisen, Metallen der seltenen Erden und/oder Edelmetallen sowie nichtmetallischen Bodenschätzen .
Bei der pneumatischen Flotation wird generell eine mit Rea¬ genzien versetzte Suspension aus Wasser und feinkörnigem Feststoff über mindestens eine Düsenanordnung in eine Flota¬ tionskammer eingebracht. Die Reagenzien sollen bewirken, dass insbesondere die wertvollen, bevorzugt abzutrennenden Parti¬ kel bzw. Wertstoffpartikel in der Suspension hydrophob ausge- bildet werden. Meist werden als Reagentien Xanthate einge¬ setzt, insbesondere um sulfidische Erzpartikel selektiv zu hydrophobisieren . Gleichzeitig mit der Suspension wird der mindestens einen Düsenanordnung Gas, insbesondere Luft, zuge- führt, das mit den hydrophoben Partikeln in der Suspension in Berührung kommt. Die hydrophoben Partikel haften an sich bildenden Gasbläschen an, so dass die Gasbläschen-Gebilde, auch Aeroflocken genannt, aufschwimmen und an der Oberfläche der Suspension das Schaumprodukt bilden. Das Schaumprodukt wird in einen Sammelbehälter ausgetragen und üblicherweise noch eingedickt .
Die Qualität des Schaumprodukts bzw. der Trennerfolg des Ver¬ fahrens der Flotation ist unter anderem von der Kollisions- Wahrscheinlichkeit zwischen einem hydrophoben Partikel und einem Gasbläschen abhängig. Je höher die Kollisionswahrscheinlichkeit, desto größer ist die Anzahl an hydrophoben Partikeln, die an einem Gasbläschen anhaften, an die Oberfläche aufsteigen und zusammen mit den Partikeln das Schaumpro- dukt bilden.
Ein bevorzugter Durchmesser der Gasbläschen ist dabei kleiner als etwa 5 mm und liegt insbesondere im Bereich zwischen 1 und 5 mm. Derart kleine Gasbläschen weisen eine hohe spezifi- sehe Oberfläche auf und sind daher in der Lage, deutlich mehr Wertstoffpartikel, insbesondere Erzpartikel, pro eingesetzte Menge an Gas zu binden und mit sich zu nehmen, als es größere Gasblasen in der Lage sind. Generell steigen Gasbläschen mit größerem Durchmesser schneller auf als Gasbläschen kleineren Durchmessers. Dabei werden die kleineren Gasbläschen von größeren Gasbläschen aufgesammelt und vereinigen sich mit diesen zu noch größeren Gasblasen. Dadurch reduziert sich die zur Verfügung stehende spezi- fische Oberfläche der Gasbläschen in der Suspension, an der Wertstoffpartikel gebunden werden können. Bei säulenartig ausgebildeten Flotationszellen, bei welchen ein Durchmesser der Flotationskammer um ein Vielfaches geringer ist als deren Höhe, ist der Weg, welchen ein Gasbläschen in der Suspension bzw. der Flotationskammer zurücklegen muss, um an die Oberfläche der Suspension zu gelangen, besonders groß. Aufgrund des besonders langen Weges entstehen in der Suspension besonders große Gasblasen. Dadurch sinkt der spezifische Austrag an Wertstoffpartikeln aus der Suspension und somit auch der Wirkungsgrad der Flotationszelle.
Bei sogenannten Hybridflotationszellen, die eine Kombination einer pneumatische Flotationszelle mit einer säulenartig aus¬ gebildeten Flotationszelle darstellen, werden insbesondere größere Wertstoffpartikel mit Partikeldurchmessern im Bereich von 50 μπι und größer nicht vollständig an die vorhandenen Gasbläschen gebunden und können somit nur zum Teil von der Suspension abgetrennt werden. Feinanteile mit Partikeldurchmessern im Bereich von 20 μπι und weniger werden hingegen besonders gut abgeschieden.
Die Leistung einer Flotationsvorrichtung hängt dabei auch von der Effizienz eines Abtransports des gebildeten Schaumpro¬ dukts von der Oberfläche der Suspension ab. So bilden sich in Flotationsvorrichtungen häufig sogenannte Totzonen aus, in denen lediglich vertikale Transportvorgänge zwischen der Sus¬ pension und dem darauf aufschwimmenden Schaumprodukt statt¬ finden. Die Ausbringung von abzuscheidenden Feststoffpartikeln ist in den Totzonen verringert, da die Bläschen des Schaumprodukts dort zu lange verweilen und bereits vor Ort zerplatzen. An ein solches zerplatztes Bläschen vormals ge¬ bundene Feststoffpartikel sinken somit wieder in die Suspen¬ sion ab und können nicht als Schaumprodukt ausgetragen wer¬ den . Die WO 2006/069995 AI beschreibt eine pneumatische Flotati¬ onszelle mit einem Gehäuse, das eine Flotationskammer um- fasst, mit mindestens einer Düsenanordnung zur Zuführung von Suspension in die Flotationskammer, hier als Ejektoren be- zeichnet, weiterhin mit mindestens Zuführanordnung zur Zuführung von Gas in die Flotationskammer, bei Verwendung von Luft Belüftungseinrichtungen oder Aeratoren genannt, sowie einem Sammelbehälter für ein bei der Flotation gebildetes Schaumprodukt. Das Schaumprodukt wird im Idealfall von nachkommen¬ dem Schaum weggedrückt und läuft in eine Schaumsammeirinne.
Die US 6,095,336 und die WO 1993/20945 AI beschreiben Flotationszellen mit einem Netzwerk aus fest installierten Schaumsammeirinnen, die das Schaumprodukt an jedem Ort der Oberflä¬ che der Suspension möglichst schnell abführen sollen.
Um den Abtransport des Schaumprodukts zu verbessern, wurde in der EP 613 725 A2 sowie der Offenlegungsschrift DE 2057195 bereits vorgeschlagen, das gebildete Schaumprodukt aktiv ab¬ zusaugen .
Die RU 2397818 Cl, die US 4,618,430, die US 1,374,447 oder die US 1,952,727 beschreiben eine Flotationsvorrichtungen, bei welchen ein Gasstrom oder ein Gas-Flüssigkeitsstrom in Richtung einer Schaumsammeirinne auf die Oberfläche der Sus¬ pension geblasen wird, um das Schaumprodukt beschleunigt in Richtung der Schaumsammeirinne zu treiben.
Die US 6,926,154 B2 beschreibt eine Flotationsmaschine, die eine rotierende Vorrichtung zur Schaumproduktentfernung um- fasst, die zumindest teilweise in den Schaum eintaucht und diesen mechanisch in Richtung Schaumsammeirinne schiebt.
Bei den zuletzt genannten, aktiven Systemen zur Beschleunigung des Abtransports des Schaumprodukts wirken meist so hohe Scherkräfte auf das Schaumprodukt ein, dass dies zu einem vorzeitigen Zerplatzen von Bläschen und damit ebenfalls zu einem verringerten Ausbringen an Schaumprodukt führt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Flotationsvorrichtung mit verbessertem Schaumaustrag und ein Verfahren zum führen eines in einer solchen Flotationsvorrichtung gebildeten Schaumprodukts anzugeben.
Die Aufgabe wird für die Flotationsvorrichtung gelöst, indem diese umfassend ein Gehäuse mit einer Flotationskammer zur Aufnahme einer Suspension und mindestens einen Einlass für die Suspension, sowie mindestens eine Schaumsammeieinrichtung zur Aufnahme und Abführung eines Schaumprodukts, welche an einer Oberseite des Gehäuses angeordnet ist, ausgebildet ist, wobei weiterhin mindestens ein Fluidverteilerelement zur Ab¬ gabe eines Fluids und Erzeugung einer in Richtung der mindestens einen Schaumsammeieinrichtung gerichteten Strömung oberhalb des mindestens einen Einlasses in der Flotationskammer vorhanden ist, dessen vertikale Position oberhalb des Einlas¬ ses in der Flotationskammer derart einstellbar ist, dass zumindest ein Teil eines von dem mindestens einen Fluidvertei¬ lerelement abgegebenen Fluids angrenzend an die Oberfläche der Suspension unmittelbar in die Suspension eingeströmt wird .
Die Aufgabe wird für das Verfahren zum Abführen eines in ei¬ ner erfindungsgemäßen Flotationsvorrichtung gebildeten
Schaumprodukts, wobei die Flotationskammer zumindest teilwei¬ se mit Suspension gefüllt wird, wobei die Suspension begast wird und sich das Schaumprodukt aus Gasbläschen und daran an¬ haftenden Feststoffpartikeln bildet, welches sich an einer Oberfläche der Suspension sammelt und über die mindestens ei¬ ne Schaumsammeieinrichtung abgeführt wird, gelöst, indem mittels des mindestens einen Fluidverteilerelements eine Strö¬ mung in Richtung der mindestens einen Schaumsammeieinrichtung erzeugt und die vertikale Position des mindestens einen Flu¬ idverteilerelements in der Flotationskammer in Abhängigkeit von einem Füllstand der Flotationskammer mit Suspension derart eingestellt wird, dass zumindest ein Teil eines von dem mindestens einen Fluidverteilerelement abgegebenen Fluids an¬ grenzend an die Oberfläche der Suspension unmittelbar in die Suspension strömt. Die erfindungsgemäße Flotationsvorrichtung besitzt den Vorteil, dass die vertikale Position des mindestens einen Fluid- verteilerelements oberhalb des Einlasses in die Flotati¬ onskammer veränderlich ist und somit auf einen Füllstand an Suspension im oberen Teil der Flotationskammer einstellbar ist. Dadurch kann ein Fluidverteilerelement an der Grenzflä¬ che oder über die Grenzfläche zwischen Schaum und Suspension hinweg optimal einwirken, wodurch eine besonders schonende Beschleunigung des Schaumprodukts in Richtung Schaumsammeieinrichtung ermöglicht wird. Es wird durch das aus einem Fluidverteilerelement unterhalb der Oberfläche der Suspension ausströmende Fluid der Schaum und/oder die Suspension verdrängt und in Richtung einer Schaumsammeieinrichtung geschoben. Dies kann bei verhältnismäßig geringen Ausströmgeschwindigkeiten des Fluids erfolgen, so dass keine Bläschen vorzei¬ tig zerplatzen.
Fluidverteilerelemente können dabei generell gänzlich unter¬ halb der Oberfläche der Suspension angrenzend an die Oberflä¬ che angeordnet sein, so dass das komplette über sie abgegebe¬ ne Fluid unmittelbar in die Suspension strömt.
Dabei wird ein Fluidverteilerelement insbesondere angrenzend an einen Bereich in der Flotationskammer angeordnet, in welchem sich ohne das Fluidverteilerelement eine Totzone befin¬ den würde, in der lediglich vertikale Transportvorgänge zwi¬ schen der Suspension und dem darauf aufschwimmenden Schaumprodukt stattfinden.
Als Fluid kann entweder Gas, insbesondere Luft, zum Einsatz kommen oder eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, einge¬ strömt werden.
Die vertikale Position des mindestens einen Fluidverteilere- lements ist erfindungsgemäß derart eingestellt, dass zumin¬ dest ein Teil eines von dem mindestens einen Fluidverteilere¬ lement abgegebenen Fluids angrenzend an die Oberfläche der Suspension unmittelbar in die Suspension strömt. Bei einer Verwendung von Gas wird dieses im Bereich des
Schaums und/oder im Bereich der Suspension abgegeben. Dabei bilden sich zusätzliche Bläschen aus, die absinkende hydro¬ phobe Feststoffpartikel aufnehmen und wieder nach oben tra¬ gen. Bei einer Verwendung von Flüssigkeit wird diese bevorzugt nur im Bereich der Suspension eingeströmt, da eine Flüs¬ sigkeitsaufgabe auf das Schaumprodukt zu einem unerwünschten Zerplatzen von Bläschen führen kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können gleichzeitig Fluidverteilerelemente zum Einbringen von Gas und/oder zum Einbringen von Flüssigkeit vorhanden sein.
Es hat sich bewährt, wenn die Flotationskammer eine vertikale Mittelachse aufweist und die mindestens eine Schaumsammelein- richtung ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Mittelachse angeordnet ist, wobei das mindestens eine Fluidver- teilerelement zur Erzeugung einer, von der Mittelachse hinweg in Richtung der mindestens einen ringförmigen Schaumsammeieinrichtung gerichteten Strömung eingerichtet ist. Dabei können mehrere konzentrisch zueinander angeordnete, ringförmige Schaumsammeieinrichtungen vorhanden sein, denen jeweils mindestens ein Fluidverteilerelement zugeordnet ist. Der Um¬ fang der Flotationskammer kann dabei unterschiedliche Formen, wie die eines Rechtecks, eines Kreises, einer Ellipse usw. aufweisen, wobei allerdings hier die Kreisform bevorzugt ist.
Bei der Flotationsmaschine handelt es sich bevorzugt um eine pneumatische Flotationszelle, eine säulenartige Flotations¬ zelle oder eine Hybridflotationszelle, in der beide Arten vereint sind.
Das mindestens eine Fluidverteilerelement ist bevorzugt zur Erzeugung einer radial von der Mittelachse der Flotationkammer hinweg gerichteten Strömung eingerichtet. Dadurch wird der Weg, den ein Bläschen des Schaumprodukts zurücklegen muss, minimiert. Die Zeit bis zum Erreichen der Schaumsam- meleinrichtung und damit die Gefahr, dass ein Bläschen wäh renddessen zerplatzen könnte, wird ebenfalls minimiert. Es kann alternativ aber auch eine schräg zu einer Trennkante zwischen Flotationskammer und Schaumsammeieinrichtung geri tete Strömung erzeugt werden.
Die Flotationsvorrichtung weist insbesondere mindestens eine Positioniereinrichtung auf, welche eingerichtet ist, die ver¬ tikale Position des mindestens einen Fluidverteilerelements automatisch in Abhängigkeit eines Füllstands der Flotati¬ onskammer mit Suspension zu verändern. So ist zu jeder Zeit gewährleistet, dass eine örtlich optimale Zufuhr an Fluid in Richtung Schaumprodukt und/oder Suspension erfolgt. Darunter ist einerseits eine Anordnung mit einem Schwimmer als Positi¬ oniereinrichtung zu verstehen, der auf der Oberfläche der Suspension aufschwimmt und eine gleichbleibende, automatische Positionierung des Fluidverteilerelements zur Oberfläche der Suspension sicherstellt. Es kann alternativ aber auch eine vertikale Höhenverstellung über eine Positionseinrichtung mit elektrischen Antrieb erfolgen, wodurch es auch möglich ist zu variieren, wie weit ein Fluidverteilerelement bei einem be¬ stimmten Füllstand in die Suspension eintauchen soll. Hierdurch können mit unterschiedlichen Füllständen unterschiedliche Eintauchtiefen eines Fluidverteilerelements in der Sus¬ pension realisiert werden.
Insbesondere ist mindestens eine Steuer- oder Regeleinrich¬ tung zur Steuerung oder Regelung einer Ausströmgeschwindigkeit des Fluids aus dem mindestens einen Fluidverteilerele¬ ment und/oder der vertikalen Position des mindestens einen Fluidverteilerelements vorhanden. Dabei ist die Ausströmge¬ schwindigkeit des Fluids über den Volumenstrom an Fluid und/oder den Fluiddruck einstellbar.
Weiterhin ist vorzugsweise mindestens ein erster Sensor zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft des Schaumprodukts vorhanden aus der Gruppe umfassend:
- eine Farbe des Schaumprodukts, - eine Blasengröße von Blasen des Schaumprodukts,
- eine Blasenform von Blasen des Schaumprodukts,
- eine Zerfallsgeschwindigkeit der Blasen des Schaumprodukts,
- eine Transportgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro- dukts. Dazu ist der erste Sensor bevorzugt als ein opti¬ scher Sensor ausgebildet. Eine Online-Überwachung dieser Eigenschaften, die Auskunft über die Qualität des Schaum¬ produkts geben, ermöglicht eine gezielte Optimierung der vertikalen Position eines Fluidverteilerelements bzw. der Ausströmgeschwindigkeit an Fluid. Insbesondere wird der erste Sensor in einem Bereich installiert, dass ein Schaumverhalten in einer - ohne Fluidverteilerelement als Totzone zu betrachtenden - Zone überwacht werden kann. Wird beispielsweise festgestellt, dass zu viele Blasen be¬ reits auf dem Weg zur Schaumsammeieinrichtung zerplatzen, wird die Ausströmgeschwindigkeit des Fluids und/oder die Men¬ ge an Fluid verringert und eine noch sanftere Strömung er¬ zeugt, um die Blasen schonender zu behandeln und deren Halt- barkeit zu verlängern.
Dabei ist das Ziel der Regelung, die Fluidströmung so einzu¬ stellen, dass ein hohes Ausbringen an Schaumprodukt bei maxi¬ maler Güte des Schaumprodukts erreicht wird. Dieser Punkt wird als „Optimum froth recovery" oder auch „peak air recovery" bezeichnet.
Die Farbe des Schaumprodukts gibt beispielsweise eine Aussage darüber, wie hoch die Beladung der Gasbläschen mit auszubrin- genden Wertstoffpartikeln ist. Je höher die Beladung der Gasbläschen mit Wertstoffpartikeln, desto intensiver ist die Farbe des Schaumprodukts. Bei heller Farbe des Schaumpro¬ dukts, beispielsweise bei sulfidischen Erzen, ist anzunehmen, dass die Ausströmgeschwindigkeit des Fluids oder der Flu- idstrom zu groß und damit die Konzentration an auszutragenden Wertstoffpartikeln, beispielsweise aus Kupfer- oder Molybdänsulfiden, im Schaumprodukt zu niedrig ist. Es wird eine uner- wünschte Menge an Gangmaterial in das Schaumprodukt eingetra¬ gen, wodurch dessen Güte unzulässig niedrige Werte annimmt.
Dementsprechend wird bei einem Schaumprodukt von zu heller Farbe der Fluidstrom und/oder dessen Ausströmgeschwindigkeit soweit verringert, bis der geforderte Farbgrad des Schaumpro¬ dukts und damit die geforderte Güte wieder erreicht werden.
Umgekehrt würde in diesem Fall bei zu intensiv gefärbtem Schaumprodukt die Fluidmenge und/oder deren Ausströmgeschwindigkeit erhöht werden, um eine möglichst hohe Ausbeute an auszutragenden Wertstoffpartikeln zu erhalten.
Analog deuten große Blasen im Schaumprodukt darauf hin, dass die Verweilzeit der Blasen im Schaumprodukt zu lang ist und sich aus kleinen Blasen durch Blasenkoaleszenz größere Blasen mit geringerer spezifischer Oberfläche gebildet haben, wodurch sich die Ausbeute verringert. Dementsprechend wird bei einem Vorliegen von vergleichsweise großen Blasen im Schaumprodukt die Fluidmenge und/oder Ausströmgeschwindigkeit des Fluids erhöht, um die Verweilzeit der Blasen im Schaumprodukt und damit eine Blasenkoaleszenz zu verringern, und umgekehrt.
Abhängig vom jeweiligen Flotationsprozess kann auch die Blasenform einzelner Bläschen im Schaumprodukt zur Steuerung der Fluidmenge und/oder Ausströmgeschwindigkeit des Fluids und damit der entscheidenden Prozessparameter Ausbeute und Güte eingesetzt werden. Während bei manchen Prozessen eine runde Form der Blasen im Schaum vorzuziehen ist, kann bei anderen Flotationsprozessen auch eine polygonale Blasenstruktur optimal für den Prozess sein. Abhängig vom jeweiligen Prozess wird daher die Fluidmenge und/oder deren Ausströmgeschwindig¬ keit so geregelt, dass sich die jeweils günstigere Blasenform im Hinblick auf Austrag und Güte ergibt.
Es hat sich weiterhin bewährt, wenn mindestens ein zweiter Sensor zur Bestimmung eines Füllstandes der Flotationskammer mit Suspension vorhanden ist. Über eine Online-Füllstands- messung ist ebenfalls eine gezielte Optimierung der vertika¬ len Position eines Fluidverteilerelements bzw. der Ausström¬ geschwindigkeit an Fluid möglich.
Bevorzugt ist der mindestens eine erste Sensor und/oder der mindestens eine zweite Sensor mit der mindestens einen Steu¬ er- und Regeleinrichtung verbunden. Dies ermöglicht einen kostengünstigen, vollautomatischen Betrieb der Flotationsvorrichtung bei hohem Schaumaustrag .
Vorzugsweise wird eine Ausströmgeschwindigkeit eines von dem mindestens einen Fluidverteilerelement abgegebenen Fluids und/oder dessen Menge basierend auf mindestens einer Eigen¬ schaft des Schaumprodukts aus der Gruppe umfassend:
eine Farbe des Schaumprodukts,
eine Blasengröße von Blasen des Schaumprodukts,
eine Blasenform von Blasen des Schaumprodukts,
eine Zerfallsgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro¬ dukts,
eine Transportgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro¬ dukts,
gesteuert oder geregelt.
Weiterhin wird bevorzugt eine vertikale Position des mindes¬ tens einen Fluidverteilerelements auf Basis mindestens einer Eigenschaft des Schaumprodukts aus der Gruppe umfassend:
eine Farbe des Schaumprodukts,
eine Blasengröße von Blasen des Schaumprodukts,
eine Blasenform von Blasen des Schaumprodukts,
eine Zerfallsgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro¬ dukts,
eine Transportgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro¬ dukts,
gesteuert oder geregelt.
Die Steuer- oder Regeleinrichtung ermöglicht demnach einen zu jeder Zeit optimalen Schaumaustrag bei sich ändernden Ein- gangsparametern im Hinblick auf den Füllstand der Flotati¬ onskammer und eine Qualität bzw. Güte des Schaumprodukts.
Das mindestens eine Fluidverteilerelement umfasst in einer bevorzugten Aus führungs form ein offenporöses Bauteil, über welches das Fluid abgegeben wird. Das offenporöse Bauteil ist insbesondere durch einen Schaumwerkstoff aus Metall oder Kunststoff gebildet. Alternativ kann das Fluidverteilerele¬ ment auch ein Rohr oder einen Schlauch mit Fluidaustrittsöff- nungen, beispielsweise in Form von Schlitzen, Löchern oder fluiddurchlässigen Membranen umfassen.
Das mindestens eine Fluidverteilerelement ist dabei bevorzugt derart ausgestaltet, dass eine laminare Strömung in Richtung der mindestens einen Schaumsammeieinrichtung erzeugt wird. Wirbelbildungen werden nach Möglichkeit vermieden, da diese eine Verweilzeit des Schaumprodukts auf der Oberfläche der Suspension unnötig verlängern und die Blasen mechanisch stärker beanspruchen, so dass mehr Blasen vorzeitig zerplatzen und insgesamt weniger Schaumprodukt ausgetragen werden kann.
Eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Flotationsvorrichtung zur Flotation von Feststoffpartikeln aus einem Wertstoff, insbesondere Erzmineral, aus einer Suspension mit einem Fest¬ stoffgehalt im Bereich von 20 bis 50 % unter Ausbildung eines Schaumprodukts, ist bevorzugt. Unter derartigen Bedingungen lässt sich die Effizienz einer Flotationsvorrichtung mittels mindestens eines Fluidverteilerelements erheblich steigern.
Die Figuren 1 bis 7 sollen schematisch erfindungsgemäße Flo¬ tationsvorrichtungen sowie deren Funktionsweise beispielhaft erläutern. So zeigt:
FIG 1 eine erste Flotationsvorrichtung;
FIG 2 eine zweite Flotationsvorrichtung;
FIG 3 eine dritte Flotationsvorrichtung im Längsschnitt;
FIG 4 die dritte Flotationsvorrichtung in der Draufsicht; FIG 5 einen Ausschnitt aus einer Flotationsvorrichtung ähnlich zu FIG 3 mit dargestellten Totzonen;
FIG 6 den Ausschnitt aus FIG 5 mit zwei Fluidverteilerele¬ menten;
FIG 7 eine vierte Flotationsvorrichtung im Längsschnitt.
FIG 1 zeigt schematisch eine erste Flotationsvorrichtung, umfassend ein Gehäuse 2 mit einer Flotationskammer 2a zur Aufnahme einer Suspension S sowie mindestens eine ringförmige Schaumsammeieinrichtung 3 zur Aufnahme und Abführung eines Schaumprodukts SP, welche an einer Oberseite des Gehäuses 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 ist zur besseren Übersicht im Längschnitt dargestellt. Die Suspension S wird, optional un¬ ter Zugabe von Gas, über einen Einlass 5a in die Flotati¬ onskammer 2a eingebracht und mit vom Boden der Flotationskammer 2a aufsteigenden Gasbläschen, insbesondere Luftbläschen, vermischt. Die Gasbläschen in der Suspension S werden durch ein Begasungselement 6 gebildet. Hydrophobe Feststoffpartikel aus der Suspension S haften an den Gasbläschen an, so dass die Gasbläschen-Gebilde, auch Aeroflocken genannt, aufschwim¬ men und an der Oberfläche SO der Suspension S das Schaumpro¬ dukt SP bilden. Das Schaumprodukt SP fließt über den Gehäuse¬ rand (siehe Pfeile) in die Schaumsammeieinrichtung 3. Verbleibende Resttrübe R fließt über einen Auslass 5b aus der Flotationskammer 2a ab.
Weiterhin ist ein Fluidverteilerelement 4 zur Erzeugung einer im Wesentlichen in Richtung der Schaumsammeieinrichtung 3 gerichteten Strömung in der Flotationskammer 2a vorhanden, dessen vertikale Position in der Flotationskammer 2a mittels einer Positioniereinrichtung 7 veränderbar ist. Hier ist das Fluidverteilerelement 4 sowohl oberhalb als auch unterhalb der Grenzfläche bzw. Oberfläche SO zwischen Suspension S und Schaumprodukt SP angeordnet. Das Fluidverteilerelement 4 ist aus einem offenporösen Metallschaum gebildet und umfasst eine Versorgungsleitung 4a, durch welche das Fluid transportiert und an welcher die Positioniereinrichtung 7 angreift. Das Fluidverteilerelement 4 ist zur Erzeugung einer radial von der Mittelachse M der Flotationskammer 2a hinweggerichteten Strömung eingerichtet.
Eine Steuer- oder Regeleinrichtung 8 ist mit einem ersten Sensor 9 zur optischen Bestimmung der Zerfallsgeschwindigkeit der Bläschen des Schaumprodukts SP und mit einem zweiten Sensor 10 zur Bestimmung des Füllstands an Suspension S in der Flotationskammer 2a verbunden. Weiterhin ist die Steuer- und Regeleinrichtung 8 mit einer Ventilanordnung 11 verbunden, über welches sich der Volumenstrom und/oder der Druck des Fluids F einstellen und in Folge die Ausströmgeschwindigkeit des Fluids F aus dem Fluidverteilerelement 4 in Abhängigkeit von der Zerfallsgeschwindigkeit der Bläschen des Schaumpro¬ dukts SP beeinflussen lässt.
Die vertikale Sollposition des Fluidverteilerelements 4 wird in Abhängigkeit des Füllstands und/oder der Zerfallsgeschwin- digkeit über die Steuer- oder Regeleinrichtung der Positio- niereinrichtung 7 übermittelt, welche die vertikale Sollposi- tion entsprechend einstellt.
Die Ausbildung von Totzonen kann zuverlässig verhindert und ein hoher Schaumaustrag erreicht werden.
FIG 2 zeigt eine zweite Flotationsvorrichtung 1 ' . Gleiche Be¬ zugszeichen wie in FIG 1 kennzeichnen gleiche Elemente. Im Unterschied zu FIG 1 ist hier ein Fluidverteilerelement 4 in Form eines ringförmig angeordneten Schlauches vorhanden, welcher an seiner dem Gehäuse 2 zugewandten Seite Schlitze aufweist, um das Fluid F in Richtung des Gehäuses 2 hindurchtre¬ ten zu lassen. Um die vertikale Position des Fluidverteilere¬ lement 4 im Hinblick auf den Füllstand der Flotationskammer 2a automatisch anzupassen, ist ein Schwimmkörper 12 vorgesehen, der sich gemeinsam mit der Oberfläche SO der Suspension S nach oben oder unten bewegt.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 8 ist auch hier mit einer Ventilanordnung 11 verbunden, über welches sich der Volumen- ström und/oder der Druck des Fluids F einstellen und in Folge die Ausströmgeschwindigkeit des Fluids F aus dem Fluidvertei- lerelement 4 in Abhängigkeit von der Zerfallsgeschwindigkeit der Bläschen des Schaumprodukts SP beeinflussen lässt.
Die Ausbildung von Totzonen kann zuverlässig verhindert und ein hoher Schaumaustrag erreicht werden.
FIG 3 zeigt schematisch eine dritte Flotationsvorrichtung 1' ' im Längsschnitt. Es handelt sich um eine säulenförmige Flota¬ tionszelle, die bei Betrieb mit Luft zur Begasung der Suspen¬ sion als Hybridflotationszelle bezeichnet wird. Gleiche Be¬ zugszeichen wie in den Figuren 1 und 2 kennzeichnen gleiche Elemente. Das Gehäuse 2 ist im oberen Teil erweitert und es erfolgt eine Eindüsung von Suspension S und Gas G über den
Einlass 5a. Im erweiterten oberen Teil des Gehäuses 2 ist ein zylinderförmiger Einsatz 20 vorhanden, der eine pneumatische Flotationsstufe außerhalb des Einsatzes 20 von einer weiteren Flotationsstufe im Inneren des Einsatzes 20 trennt.
Die mit Gas G angereicherte Suspension S wird unter hohem Druck in die Flotationskammer 2a eingedüst. Durch den Druckabfall in der Flotationskammer 2a bilden sich Gasblasen, welche dann für die Flotation genutzt werden. Dieser Mechanismus wird als sogenannte Entspannungsflotation bezeichnet.
Im Ausführungsbeispiel arbeitet die weitere Flotationsstufe als sogenannte Säulenflotation. Hierzu ist im unteren Teil der Flotationskammer 2a, wo auch ein Auslass 5b für Resttrübe R vorgesehen ist, eine ein Begasungselement 6 zum Zuführen von Gas G angeordnet, das bspw. als Aerator ausgebildet ist. Dieses erzeugt Gasblasen ab, welche dazu geeignet sind, Wert- stoffpartikel im unteren Teil der Flotationsvorrichtung 1' ' an sich zu binden.
Durch die Kombination dieser zwei Flotationsstufen wird eine höhere Ausbeute erzielt als bei vielen anderen Flotationszel- lentypen, welche nur mit einer Flotationsstufe innerhalb ei¬ ner Flotationsvorrichtung arbeiten.
Ein stabförmig ausgebildetes erstes Fluidverteilerelement 4a ist mittig im Einsatz 20 angeordnet und dient zum Einbringen von Fluid F im Bereich der Oberfläche SO der Suspension S, wobei das Fluid F von der Mittelachse M hinweg radial aus¬ strömt . Ein ringförmig ausgebildetes zweites Fluidverteilerelement 4b umgibt den Einsatz 20 und dient zum Einbringen von Fluid F im Bereich der Oberfläche SO der Suspension S, wobei das Fluid F radial in Richtung des Gefäßes 2 ausströmt. Die vertikale Po¬ sition der Fluidverteilerelemente 4a, 4b ist veränderlich, was hier lediglich durch Doppelpfeile angedeutet ist. Auf die Darstellung der Steuer- und Regeleinrichtung 8, mit welcher der erste Sensor 9, der zweite Sensor 10, die Ventilanordnung 11 und die ebenfalls nicht dargestellte Positioniereinrich¬ tung 7 verbunden sind, wurde hier der Übersichtlichkeit hal- ber verzichtet. Es wird diesbezüglich auf die Figuren 1 und 2 verwiesen .
FIG 4 zeigt die dritte Flotationsvorrichtung 1 ' in der
Draufsicht, wobei die Ausgestaltung der ringförmigen Schaum- sammlereinrichtung 3, des Einsatzes 20 und des ringförmigen zweiten Fluidverteilerelements 4b besser ersichtlich wird. Die Schaumsammlereinrichtung 3 weist zwei Ablaufbereiche 3a, 3b zum Abführen des Schaumprodukts SP auf. FIG 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt einer herkömmlichen Flotationsvorrichtung ohne Fluidverteilerelement, im Prinzip ähnlich zu FIG 3 im oberen Bereich, in dem sich der Einsatz 20 befindet, zwischen der Mittellinie M und dem Gehäuse 2. Gleiche Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 4 kennzeichnen gleiche Elemente. Es werden die vermuteten Strömungsverhältnisse im Schaumprodukt SP aufgezeigt. Im dar¬ gestellten Teil der Flotationskammer bilden sich zwei Totzonen TZi, TZ2 aus, in denen lediglich vertikale Transportvor- gänge zwischen der Suspension S und dem darauf aufschwimmenden Schaumprodukt SP stattfinden. Die erste der beiden Totzo¬ nen TZi befindet sich im Bereich der Mittelachse M. Die zwei¬ te der beiden Totzonen TZ2 ist ringförmig um den Einsatz 20 ausgebildet. Die Ausbringung von abzuscheidenden Feststoffpartikeln ist in den Totzonen TZi, TZ2 verringert, da die Bläschen des Schaumprodukts SP dort zu lange verweilen und bereits vor Ort zerplatzen. An ein solches zerplatztes Blä¬ schen vormals gebundene Feststoffpartikel sinken somit wieder in die Suspension S ab und können nicht als Schaumprodukt SP ausgetragen werden. In Hebezonen ΗΖι, HZ2 dagegen steigt ein Bläschen nach oben, gelangt in eine Transportzone TRI, TR2 und wird in dieser in Richtung der hier nicht dargestellten Schaumsammeieinrichtung 3 abtransportiert.
FIG 6 zeigt den Ausschnitt aus FIG 5, wobei nun allerdings zwei Fluidverteilerelemente 4a, 4b, ähnlich wie in FIG 3, vorhanden sind. Ein erstes Fluidverteilerelement 4a ist stab- förmig ausgebildet und im Bereich der Mittelachse M angeord- net, wobei es zum Teil in die Suspension S eintaucht. Ein zweites Fluidverteilerelement 4b ist ringförmig ausgebildet und umgibt den Einsatz 20, wobei es vollständig in die Sus¬ pension S eintaucht. Gleiche Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 5 kennzeichnen gleiche Elemente. Es werden die vermute- ten Strömungsverhältnisse im Schaumprodukt SP aufgezeigt. Im dargestellten Teil der Flotationskammer bilden sich aufgrund des durch die Fluidverteilerelemente 4a, 4b ausgeströmten Fluids keine Totzonen mehr aus, in denen lediglich vertikale Transportvorgänge zwischen der Suspension S und dem darauf aufschwimmenden Schaumprodukt SP stattfinden. Die vormals vorhandenen Totzonen sind nun ebenfalls zu Hebezonen ΗΖι, HZ2 geworden, so dass wesentlich mehr Schaumprodukt SP ausgetra¬ gen werden kann als bisher. Die Ausbringung von abzuscheidenden Feststoffpartikeln ist deutlich erhöht.
FIG 7 zeigt eine vierte Flotationsvorrichtung 1 ' im Längsschnitt. Es handelt sich um eine säulenförmige Flotationszel¬ le wie in FIG 3, die bei Betrieb mit Luft zur Begasung der Suspension S als Hybridflotationszelle bezeichnet wird. Glei¬ che Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 6 kennzeichnen gleiche Elemente. Ein ringförmig ausgebildetes Fluidverteilerelement 4 umgibt den Einsatz 20 und dient zum Einbringen von Fluid F im Bereich der Oberfläche SO der Suspension S, wobei das Fluid F radial in Richtung des Gefäßes 2 ausströmt. Die vertikale Po¬ sition der Fluidverteilerelemente 4 ist veränderlich, was hier lediglich durch Doppelpfeile angedeutet ist. Auf die
Darstellung der Steuer- und Regeleinrichtung 8, mit welcher der erste Sensor 9, der zweite Sensor 10, die Ventilanordnung 11 und die ebenfalls nicht dargestellte Positioniereinrich¬ tung 7 für die vertikale Positionsverstellung des Fluidver- teilerelements 4 verbunden sind, wurde hier der Übersicht¬ lichkeit halber verzichtet. Es wird diesbezüglich auf die Fi¬ guren 1 und 2 verwiesen.
Fluidverteilerelemente können dabei generell gänzlich unter- halb der Oberfläche der Suspension angrenzend an die Oberflä¬ che angeordnet sein, so dass das komplette über sie abgegebe¬ ne Fluid unmittelbar in die Suspension strömt.
Dabei zeigen die Figuren 1 bis 7 lediglich Beispiele für eine erfindungsgemäße Flotationsvorrichtung. So können ohne Weiteres andere Formen hinsichtlich des Gefäßes, des Fluidvertei- lerelements, des Begasungselements, der Schaumsammeleinrich- tung, des Einsatzes usw. vorhanden sein. Auch kann die Anzahl an Einlässen, Auslässen, Fluidverteilerelementen, ersten und/oder zweiten Sensoren, Begasungselementen, Steuer- oder Regeleinrichtungen, Positioniereinrichtungen usw. variiert werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Flotationsvorrichtung (1, 1', 1' ', 1' ' '), umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Flotationskammer (2a) zur Aufnahme ei- ner Suspension (S) und mindestens einem Einlass (5a) für die Suspension (S), sowie mindestens eine Schaumsammeieinrichtung (3) zur Aufnahme und Abführung eines Schaumprodukts (SP), welche an einer Oberseite des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei weiterhin mindestens ein Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) zur Abgabe eines Fluids (F) und Erzeugung einer in Richtung der mindestens einen Schaumsammeieinrichtung (3) gerichteten Strömung oberhalb des mindestens einen Einlasses (5a) in der Flotationskammer (2a) vorhanden ist, dessen vertikale Position oberhalb des Einlasses (5a) in der Flotationskammer (2a) derart einstellbar ist, dass zumindest ein Teil eines von dem mindestens einen Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) abgegebenen Fluids (F) angrenzend an die Oberfläche (SO) der Suspension (S) unmittelbar in die Suspension (S) eingeströmt wird .
2. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flotationskammer (2a) eine vertikale Mit¬ telachse (M) aufweist und die mindestens eine Schaumsam¬ meieinrichtung (3) ringförmig ausgebildet und konzentrisch zur Mittelachse (M) angeordnet ist, und dass das mindestens eine Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) zur Erzeugung einer von der Mittelachse (M) hinweg in Richtung der mindestens ei¬ nen ringförmigen Schaumsammeieinrichtung (3) gerichteten Strömung eingerichtet ist.
3. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) zur Erzeugung einer radial von der Mittelachse (M) hinweg gerichteten Strömung eingerichtet ist.
4. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Positionierein¬ richtung (7) vorhanden ist, welche eingerichtet ist, die ver- tikale Position des mindestens einen Fluidverteilerelements (4, 4a, 5b) automatisch in Abhängigkeit eines Füllstands der Flotationskammer (2a) mit Suspension (2a) zu verändern.
5. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Steuer- oder Re¬ geleinrichtung (8) zur Steuerung oder Regelung einer Ausströmgeschwindigkeit eines Fluids (F) aus dem mindestens ei¬ nen Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) und/oder der vertikalen Position des mindestens einen Fluidverteilerelements (4, 4a, 4b) vorhanden ist.
6. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin mindestens ein erster Sensor (9) zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft des Schaumprodukts (SP) vorhanden ist aus der Gruppe umfassend: eine Farbe des Schaumprodukts (SP) ,
eine Blasengröße von Blasen des Schaumprodukts (SP) , eine Blasenform von Blasen des Schaumprodukts (SP) ,
- eine Zerfallsgeschwindigkeit der Blasen des Schaumprodukts (SP) ,
eine Transportgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro¬ dukts (SP) .
7. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin mindestens ein zweiter Sensor (10) zur Bestimmung eines Füllstandes der Flotationskammer (2a) mit Suspension (S) vorhanden ist.
8. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste Sensor (9) und/oder der mindestens eine zweite Sensor (10) mit der mindestens einen Steuer- oder Regeleinrichtung (8) gemäß Anspruch 5 verbunden ist.
9. Verfahren zum Abführen eines in einer Flotationsvorrichtung (1, 1', 1' ', 1' ' ') nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ge¬ bildeten Schaumprodukts (SP) , wobei die Flotationskammer (2a) zumindest teilweise mit Suspension (S) gefüllt wird, wobei die Suspension (S) begast wird und sich das Schaumprodukt (SP) aus Gasbläschen und daran anhaftenden Feststoffpartikeln bildet, welches sich an einer Oberfläche (SO) der Suspension (S) sammelt und über die mindestens eine Schaumsammeleinrich- tung (3) abgeführt wird, wobei mittels des mindestens einen Fluidverteilerelements (4, 4a, 4b) eine Strömung in Richtung der mindestens einen Schaumsammeieinrichtung (3) erzeugt und die vertikale Position des mindestens einen Fluidverteilere- lements (4, 4a, 4b) in der Flotationskammer (2a) in Abhängigkeit von einem Füllstand der Flotationskammer (2a) mit Suspension (S) derart eingestellt wird, dass zumindest ein Teil eines von dem mindestens einen Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) abgegebenen Fluids (F) angrenzend an die Oberfläche (SO) der Suspension (S) unmittelbar in die Suspension (S) strömt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) derart in der Flotationskammer (2a) angeordnet wird, dass eine Bil- dung einer Totzone (ΤΖι, TZ2) , in der lediglich vertikale
Transportvorgänge zwischen der Suspension (S) und dem darauf aufschwimmenden Schaumprodukt (SP) stattfinden, verhindert wird .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch das mindestens eine Fluidverteilere¬ lement (4, 4a, 4b) eine laminare Strömung in Richtung der mindestens einen Schaumsammeieinrichtung (3) erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausströmgeschwindigkeit eines von dem mindestens einen Fluidverteilerelement (4, 4a, 4b) abgegebe¬ nen Fluids (F) und/oder dessen Menge basierend auf mindestens einer Eigenschaft des Schaumprodukts (SP) aus der Gruppe um- fassend:
eine Farbe des Schaumprodukts (SP) ,
eine Blasengröße von Blasen des Schaumprodukts (SP) , eine Blasenform von Blasen des Schaumprodukts (SP) , eine Zerfallsgeschwindigkeit der Blasen des Schaumprodukts (SP) ,
eine Transportgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro¬ dukts (SP),
gesteuert oder geregelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine vertikale Position des mindestens ei¬ nen Fluidverteilerelements (4, 4a, 4b) auf Basis mindestens einer Eigenschaft des Schaumprodukts (SP) aus der Gruppe um¬ fassend :
eine Farbe des Schaumprodukts (SP) ,
eine Blasengröße von Blasen des Schaumprodukts (SP) , eine Blasenform von Blasen des Schaumprodukts (SP) ,
- eine Zerfallsgeschwindigkeit der Blasen des Schaumprodukts (SP) ,
eine Transportgeschwindigkeit der Blasen des Schaumpro¬ dukts (SP),
gesteuert oder geregelt wird.
14. Verwendung einer Flotationsvorrichtung (1, 1', 1' ', 1' ' ' ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Flotation von Feststoffpartikeln aus einem Wertstoff, insbesondere Erzmineral, aus einer Suspension (S) mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 20 bis 50 % unter Ausbildung eines Schaumprodukts (SP) .
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