Способ аэрирования нисходящего потока жидкости

 

Использование: для обогащения полезных ископаемых методом флотации в газожидкостной среде. Сущность изобретения: способ аэрирования нисходящего потока жидкости включает подачу аэрирующего газа в верхний слой нисходящего потока жидкости с последующим выделением из нижних слоев потока газожидкостной смеси отработанного газа, который собирают и направляют в верхний слой нисходящего потока жидкости. Подачу аэрирующего газа осуществляют в количестве, равном количеству потерь отработанного газа. 2 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых методом флотирования в газожидкостной среде и может быть использовано в химической, биохимической и других отраслях промышленности для проведения массообменных процессов в газожидкостной системе, работающей по безотходной технологии.

Известен способ аэрирования потока жидкости, включающий барботирование, механическое диспергирование газа, выделение пузырьков газа из жидкой фазы при снижении давления над раствором, эжектирование газа в жидкости, эрлифтирование, смешение совместно поданных под давлением жидкости и газа [1].

Недостаток известного способа - неэффективное использование газа (воздуха) на аэрирование жидкости вследствие того, что отработанный газ, пройдя через жидкость и всплывая в виде пузырьков, практически в полном объеме выбрасывается в атмосферу, а для дальнейшего аэрирования жидкости необходимо непрерывно подавать свежий газ в полном объеме. Расходуется много энергии на компремирование и транспортирование газа. Кроме того, при выбрасывании отработанного газа во многих случаях происходит значительное загрязнение окружающей среды из-за вредных примесей, находящихся в отработанном газе. Другим недостатком известного способа аэрирования с использованием атмосферного воздуха для проведения флотационных процессов при обогащении полезных ископаемых является окисление кислородом воздуха сульфидов, ведущее к образованию в поверхностных слоях флотируемых частиц кислородсодержащих анионов (или окислов), приводящее к повышению удельного веса в них ионной связи, и, как результат - к снижению флотируемости частиц. Окисление сульфидов в сульфит многократно повышает их растворимость и, соответственно, приводит к потерям полезного продукта.

Известный способ аэрирования предполагает выброс всего объема отработанного газа в атмосферу, что не позволяет применять аэрацию чистым газом для проведения селективной флотации из-за дороговизны его сбора и повторного компремирования.

Наиболее близким к описываемому является способ аэрирования нисходящего потока жидкости, заключающийся в подаче аэрирующего газа в верхний слой нисходящего потока жидкости с последующим выделением из нижних слоев потока газожидкостной смеси отработанного газа [2].

Недостатком известного способа является то, что аэрирующий газ используется однократно и затем выбрасывается в атмосферу или, в случае его улавливания, необходимо расходовать много энергии на его компремирование и транспортирование для повторной его подачи на аэрирование.

Цель изобретения - снижение потребления свежего газа и исключение выброса отработанного газа в атмосферу путем многократного его использования без дополнительных энергетических затрат.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе аэрирования нисходящего потока жидкости, включающем подачу аэрирующего газа в верхний слой нисходящего потока жидкости с последующим выделением из нижних слоев потока газожидкостной смеси отработанного газа, отработанный газ собирают и направляют в верхний слой нисходящего потока жидкости, а подачу аэрирующего газа осуществляют в количестве, равном количеству потерь отработанного газа.

Предложенный способ позволяет многократно использовать аэрирующий газ без дополнительных затрат энергии на его повторное компремирование. Резко сокращается потребление свежего аэрирующего газа, так как процесс аэрирования производится в основном за счет возвращаемого на аэрацию отработанного газа. В производствах, использующих для аэрирования чистые газы, например инертные или чистый кислород, обеспечивается возможность их полного использования при работе в режиме замкнутого цикла, при котором исключаются выбросы отработанного газа в атмосферу.

На фиг. 1 показана технологическая схема аэрирования жидкости по предлагаемому способу; на фиг. 2 - колонная пневматическая флотационная машина, реализующая предложенный способ, продольный разрез.

Основными элементами технологической схемы для обеспечения аэрации по предлагаемому способу являются колонна 1 с нисходящим потоком жидкости, загрузочное устройство 2 жидкости (пульпы), расположенное в верхней части колонны 1, узел ввода газа (воздуха) 3, размещенный в верхней части колонны 1, разделительный участок (разделительная ванна) 4, присоединенный к нижней части колонны 1, разгрузочное устройство 5 жидкости (камерного продукта), пеносборник ( сепаратор) 6, разгрузочное устройство 7 пенного продукта, магистраль 8 возврата отработанного газа. Дополнительными элементами являются запорно-регулирующая арматура 9, 10, 11 и 12, измерительная аппаратура (не показана).

Способ осуществляется следующим образом.

В верхнюю часть колонны 1 непрерывно подают жидкость (пульпу) и газ (воздух). Газ с помощью узла ввода газа 3, например, барботера, диспергируют в жидкость в виде мелких пузырьков. Расход жидкости (пульпы) задают таким, чтобы скорость движения жидкости была больше скорости всплытия пузырьков. Пузырьки потоком жидкости увлекаются вниз через всю колонну 1. Таким образом, создается нисходящий газожидкостный поток. В процессе движения пузырьков газа вниз по колонне 1, т.е. в зону большего гидростатического давления, они приобретают дополнительную потенциальную энергию в виде избыточного давления, равного величине перепада гидростатического давления между нижней и верхней частями колонны 1. При своем дальнейшем движении с потоком жидкости (пульпы) пузырьки газа переходят в разделительный участок (разделительную ванну) 4. Потоку газожидкостной смеси в разделительной ванне 4 придают горизонтальное направление, и пузырьки газа под действием выталкивающей силы всплывают в разделительном участке 4, образуя слой пенного продукта, а жидкость (камерный продукт) по мере движения опускается вниз и ее удаляют через разгрузочное устройство 5.

Пенный продукт, состоящий из жидкостной пленки (и минеральных твердых частиц) и газа, подают в пеносборник (сепаратор) 6, где при его разрушении происходит разделение на жидкость (с минеральными частицами) и газ. Из пеносборника 6 жидкость (с минеральными частицами) удаляют через разгрузочное устройство 7, а выделявшийся при этом отработанный газ по магистрали 8 подают под действием накопленной потенциальной энергии в верхний слой нисходящего потока через узел 3 на повторную аэрацию.

Таким образом, отработанный газ многократно направляют на повторную аэрацию. Расход отработанного циркулирующего газа устанавливают регулирующим вентилем 11.

В процессе аэрации часть газа растворяется в жидкости и выводится с нею, часть газа в виде микропузырьков, всплывая очень медленно, витает в жидкости и также выводится с жидкостью через устройства 5 и 7. Эти потери восполняют добавлением свежего газа регулирующим вентилем 12.

Предложенный способ аэрирования нисходящего потока жидкости позволяет многократно использовать отработанный аэрирующий газ без дополнительных затрат энергии на его повторное компремирование. Потребление свежего аэрирующего газа, а также чистых газов, например чистого кислорода, в процессах очистки сточных вод сокращается в 50 раз с учетом того, что потери газа в процессах флотации составляют примерно 2% от его общего объема подачи. Одновременно исключаются выбросы отработанного газа в атмосферу.

Формула изобретения

СПОСОБ АЭРИРОВАНИЯ НИСХОДЯЩЕГО ПОТОКА ЖИДКОСТИ, заключающийся в подаче аэрирующего газа в верхний слой нисходящего потока жидкости с последующим выделением из нижних слоев потока газожидкостной смеси отработанного газа, отличающийся тем, что отработанный газ собирают и направляют в верхний слой нисходящего потока жидкости, а подачу аэрирующего газа осуществляют в количестве, равном количеству потерь отработанного газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2