Способ флотационного разделения гетерогенных систем Советский патент 1988 года по МПК B03D1/00 

11

Изобретение относится к механическому разделению гетерогенных систем (суспензий и эмульсий) и может найти применение при извлечении дисперсных частиц из жидкостей пузырька и газа в горнорудной, химической, нефтехимической, биологической, пищевой промышленности и при очистке сточных вод.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения путем регулирования размеров пузырьков ионизированного воздуха непосредственно в процессе их образования.

В способе флотационного разделения, включающем предв арительн ую ионизацию воздуха с получением ионов с одноимёнными зарядами, введением через разделительную сетку ионизи- рованного воздуха во флотационную камеру с дисперсной жидкостью и удаление продуктов разделения в пену, корпус флотационной камеры электро- изолируют, сетку подключают к электроду того же знака, что и знак получаемых ионов воздуха, а второй электрод противоположного знака устанавливают над дисперсной жидкостью в пене. Подключение сетки, выполненной .из электропроводного материала, к электроду того же знака, что и

пузырьки газа, позволяет, изменяя потенциал на сетке, регулировать размеры пузырьков газа непосредственно при их прохождении через сетку. Это дает возможность для каждого вида разделяемой дисперсной жидкости подобрать такой потенциал на сетке, при котором размер пузырьков газа будет оптимальньм и соответствовать максимальной эффективности разделения . Электроизоляция корпуса и установка второго электрода противоположного знака над дисперсной жидкостью в пене позволяет стабилизировать пену, а значит и находящиеся в ней продукты разделения,так как ионизированные лузырьки воздуха разряжаются на этом электроде. При этом увеличивается скорость подъема ионизированных пузырьков воздуха с чабтицами в пену а электроизоляция корпуса препятствует течению зарядов по немУ от сетки к второму электроду.

Для проведения флотационного разделения по предлагаемому способу необходим компрессор для нагнетания воздуха, ионизатор для зарядки его

одноименными зарядами, электроизолированная флотационная камера с сеткой, выполненной из электропроводного материала и подключенной к электроду того же знака, что и ионизированный воздух, причем напряжение меняют в зависимости от необходимого оптимального размера пузырьков воздуха. Второй электрод проти- воположного знака по отношению к знаку зарядов ионизированного воздуха и сетки необходимо установить над свободной поверхностью дисперсной жидкости в области образования пены.

Способ осуществляют следующим образом.

Поток воздуха компрессором пода. ется в ионизатор, в электрическом поле которого воздух заряжается одноименными -зарядами, а затем нап0

5

5

равляется под сетку электроизолированной флотационной камеры. Так как сетка выполнена из электропроводного материала и подключена к электроду того же знака, что и ионизированный воздух, то поток ионизированного воздуха стремится под действием электрического поля сетки проходить по оси 0 каждой ячейки как можно дальше от заряженных одноименными с воздухом зарядами проволочных контуров ячеек сетки. Чем больше потенциал на сетке, тем уже поток ионизированного воздуха, проходящего через каждую ячейку сетки, тем меньше размер образующихся ионизированных пузырьков воздуха. Эти пузырьки сталкиваются в жидкости с дисперсными частш.1;ами и выносят их на поверхность, образуя пену. Так как флотационная камера электроизолирова- на, то заряженные пузырьки воздуха при всштывании не могут разрядиться ни в ней, ни в самой жидкости. Кроме того, они не могут сближаться друг с другом, а значит коалисцировать. Электрическое поле-, образующееся вокруг заряженных пузырьков воздуха, способствует увеличению сил сцепления между пузырьками и частицами и предотвращает деминерализацию пузырьков при их подъеме в пену. Оптимальный размер пузырьков, который можно подобрать, регулируя потенциал на сетке, позволяет достичь максимальной эффективности разделения для каждой дисперсной жидкости. В пене ионизированные одноименными зарядами пузырьки воздуха с извлеченными части0

5

0

5

цами флотируемого компонента взаимодействуют с вторым электродом противоположного знака и разряжаются, создавая устойчивый слой пены, не препятствующей подъему в нее новых ионизированных пузырьков воздуха с извлекаемыми частицами.

Пример. Проведены экспериментальные исследования по определению эффективности разделения в предлагаемом способе флотации по уравнению:

X

1 го к

т7

где X m

- степень извлечения:

- масса неуловленных частиц в

очищаемой жидкости; т - начальная масса частиц в

жидкости.

В опытах предлагаемый способ флотационного разделения сравнивался с известными способами электрофлотации (базовым объектом) и, флотационного разделения (по прототипу) без электроизоляции корпуса флотационной камеры и подключения сетки из электропроводного материала к электроду того

15 Время обработки жидкостей во всех опытах равнялось 5 мин. Во всех слу- чаях разделение по предлагаемому способу эффективнее, чем в базовом объекте и прототипе. При оптимальном

2Q размере пузырьков: для водной суспензии поливинилхлорида 35 мкм при 5 В на сетке; для сточных вод завода БВК 30 мкм при 6 В на сетке; для веретенного масла 40 мкм при напряже

25 НИИ 4 В на сетке - увеличение эффективности разделения по сравнению с базовым объектом достигает 9-13%, а по сравнению с прототипом - 4,5-10%, Процесс увеличения эффективности

же знака, что и пузырьки ионизирован- 30 Разделения в зависимости от возрасного воздуха, а также без установки второго электрода противоположного знака над свободной поверхностью жидкости в пене. Опыты проводились на лабораторной установке г объемом рабочей камеры 1 л, В случае электрофлотации на дне флотационной камеры были установлены две сетки, подключенные к источнику постоянного тока напряжением 10 В и силой 2,5 А, т.е, мощностью 25 Вт. Б случае флотационного разделения по прототипу на дне флотационной камеры устанав-, ливалась медная сетка с размером ячеек 60x60 мкм без подключения ее к электроду того же знака, что и пу- зурьки воздуха. Воздух подавался под сетку от ионизатора Серпухов-2 мощностью 25 Вт. Прежде, чем дробиться

35

тания потенциала на сетке проходит через максимальное значение, после которого эффективность снижается. Это объясняется уменьшением расхода

пузырьков ионизированного воздуха через заряженную сетку.

Таким образом, в предлагаемом способе для каждой дисперсной жидкости можно подобрать потенциал на сетке, при котором эффективность разделения будет максимальной. Кроме того, установка второго электрода, имеющего знак, противоположный знаку ионизи- рованньк пузырьков, над свободной 45 поверхностью дисперсной жидкости в пене позволяет стабилизировать слой пены с извлеченными частицами флотируемого -компонента, увеличить скорость подъема пузырьков воздуха с

40

на пузырьки в ячейках сетки, он пред- 50 частицами в пену и, тем самым, увели- варительно заряжался с избытком отрицательных зарядов, при этом флотационная камера электроизолировалась от опорной поверхности прокладкой из оргстекла толщиной 5 мм. В опытах по 55 предлагаемому способу в отличие от прототипа медная сетка (с хорошей электропроводностью) размером ячеек 60x60 мкм подключалась к отрицатель чить количество извлекаемых частиц.

о

Формула изобретения

Способ флотационного разделения гетерогенных систем, включающий предварительную ионизацию воздуха с полу чением одноименно заряженных ионов, введение во флбтационную камеру и

1369804

ному полюсу выпрямителя, т.е. к электроду того же знака, что и ионизированный поток воздуха, а к положительному полюсу этого выпрямителя подключался электрод, установленный над свободной поверхностью жидкости, выполненный из медной проволоки с размером ячеек 3x3 мм, т.е. большим,

Q чем размер ячеек сетки, через которую подают ионизированный поток воздуха, что позврляет свободно переходить в пену пузырькам воздуха с уловленными частицами.

5 Время обработки жидкостей во всех опытах равнялось 5 мин. Во всех слу- . чаях разделение по предлагаемому способу эффективнее, чем в базовом объекте и прототипе. При оптимальном

Q размере пузырьков: для водной суспензии поливинилхлорида 35 мкм при 5 В на сетке; для сточных вод завода БВК 30 мкм при 6 В на сетке; для веретенного масла 40 мкм при напряже5 НИИ 4 В на сетке - увеличение эффективности разделения по сравнению с базовым объектом достигает 9-13%, а по сравнению с прототипом - 4,5-10%, Процесс увеличения эффективности

5

тания потенциала на сетке проходит через максимальное значение, после которого эффективность снижается. Это объясняется уменьшением расхода

пузырьков ионизированного воздуха через заряженную сетку.

Таким образом, в предлагаемом способе для каждой дисперсной жидкости можно подобрать потенциал на сетке, при котором эффективность разделения будет максимальной. Кроме того, установка второго электрода, имеющего знак, противоположный знаку ионизи- рованньк пузырьков, над свободной 5 поверхностью дисперсной жидкости в пене позволяет стабилизировать слой пены с извлеченными частицами флотируемого -компонента, увеличить скорость подъема пузырьков воздуха с

0

частицами в пену и, тем самым, увели-

чить количество извлекаемых частиц.

о

Формула изобретения

Способ флотационного разделения гетерогенных систем, включающий предварительную ионизацию воздуха с полу чением одноименно заряженных ионов, введение во флбтационную камеру и

1369804°

диспергирование ионизированного воз-непосредственно в процессе их обра- духа ду-тем пропускания его через раз-зования, на разделительную сетку делительную сетку и удаление пенногодополнительно подают напряжение од- продукта с поверхности пульпы, от-j- поименного со знаком заряда ионизи- личающий9.я ем, что, срованного воздуха, а в зоне пены целью повышения эффективности разде-создают напряжение, противоположное Ленин путем регулирования размеровпо знаку заряду ионизированного пуйырьков ионизированного воздухавоздуха.

Изобретение относится к механическому разделению гетерогенных систем и м,б. применено в горнорудной, химической, нефтехимической и др. отраслях пром-сти. Цель изобретения -г повышение эффективности разделения путем регулирования размеров пузырьков ионизированного воздуха (ИВ) непосредственно в процессе их образования. Проводят ионизацию воздуха с получением одноименных заряженных ионов. Полученный ИВ направляют п од разделительную сетку (с) электроизолированной флотационной камеры, подключенную к электроду со знаком, одноименным знаку заряда ИВ. Поток ИВ под действием электрического поля С проходит по оси каждой ячейки С с образованием пузырьков ИВ, Оптимальный размер пузырьков получают путем изменения потенциала на С непосред- ствершо при их прохождении через нее. Пузырьки ИВ выносят дисперсные частицы на поверхность, образуя пену (П). При этом установка второго электрода, имеющего знак, противоположный знаку ионизированных пузырьков, над свободной поверхностью дисперсной жидкости в области образования П позволяет стабилизировать слой П с извлеченными частицами флотируемого компонента и увеличить скорость подъема пузырьков ИВ с частицами в П. с (Л 00 О) ;о 00