DE3108913A1

DE3108913A1 - Verfahren und einrichtung zur aufbereitung aschereicher kohleschlaemme durch flotation, insbesondere zur aufbereitung schwierig zu flotierender gas- und gasflammkohle

Info

Publication number: DE3108913A1
Application number: DE19813108913
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing. 4270 Dorsten Hellmann
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1981-03-09
Filing date: 1981-03-09
Publication date: 1982-09-23
Also published as: GB2095697A; ZA821543B; US4477338A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung aschereicher Kohleschlämme durch Flotation einer Trübe in den Zellen von Flotationseinheiten, insbesondere zur Aufbereitung schwierig zu flotierender Gas- und Gasflammkohle.

In der Steinkohlen-Aufbereitung wird zur Gewinnung von Kohlekonzentrat aus'aschereichen Kohlenschlämmen, insbesondere im Kornbereich unter 0,5 mm, üblicherweise' die Schaumschwimm-Flotation angewandt. Sie gewinnt wegen des steigenden Kohleschlammanfalls mehr und mehr an Bedeutung. Der steigende Anfall von Kohleschlamm als Folge steigender Anteile von Fein- und Feinstgut im Rohgut ist ein Ergebnis der steigenden Mechanisierung im Bergbau.

Als Folge dieser Entwicklung ergibt sich die Notwendigkeit, die bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Aufbereitung aschereicher Kohleschlämme, insbesondere die Schaumschwimm-Sortierung, zu verbessern und unter Berücksichtigung der optimalen Betriebspunkte zu automatisieren. Besondere Schwierigkeiten bereiten dabei relativ gering inkohlte "jüngere" Steinkohlen, deren Schlämme zudem reich an wenig festen, äußerst fein verteilten Tonraineralien sind, die flotationshemmendwirken.

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Die Schaumsehwimm-Flotation beruht bekanntlich auf dem Verfahren, Gas- bzw. Luftblasen in der Trübeflüssigkeit zu dispergieren, um damit Kohle- und Mittelgutteil.ch.en mit dem erforderlichen Auftrieb auszustatten, so daß ein Oberflächenschaum entsteht, der reich an Kohle- und arm an Berge- bzw. Aschebestandteilen ist. Da die Entstehung der Gasblasen und deren richtige Verteilung (unter anderem) eine Funktion der Zeit ist, kommt es häufig vor, daß in der ersten Zelle einer Flotationsanlage keine ausreichende Gasblasenerzeugung stattfindet. Diese wird erst in der zweiten und den folgenden Zellen in befriedigendem Umfang erreicht. Diesem Nachteil kann zwar durch eine erhöhte Anzahl von Zellen Rechnung getragen werden, die Investitionskosten, der Energie- und Platzbedarf steigen jedoch hierdurch nicht unbeträchtlich.

Es ist weiterhin bekannt, daß bei hohem Konzentratanteil der Trübe das Schwiramgut die Tendenz zeigt, schnell und geschlossen -- unkontrolliert - aufzuschwimmen, wobei es nicht erwünschte Bestandteile an Ton- und Schiefermineralien mitreißt. So wird die Reinkohle verschlechtert. Dabei macht sich gleichzeitig auch noch der störende Einfluß von Flockungsmitteln bemerkbar, die in der vorgeschalteten Kohlenwäsche verwendet werden, um Schlämme aus Waschprozessen in Eindickern mit hoher spezifischer Klärflächenbelastung zum Absetzen zu bringen. Sie bewirken in bekannter Weise eine Agglomeration feiner Peststoffteilchen zu größeren Gebilden mit höherer Sinkgeschwindigkeit. Im nachgeschalteten Flotationsprozeß bewirkt jedoch die Erhöhung der Sinkgeschwindigkeit eine nachhaltige Störung des Sortiereffektes, weil die im allgemeinen nicht genügend selektiven Flockungsmittel Bergeteilchen, Mittelgut und auch Kohleteilchen zu unerwünschten Mischgebilden zusammenballen. Dies führt zu einer Erhöhung des Kohleanteils in den Bergen.

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Dabei ergeben sich weitere Nachteile daraus, daß Flotationszellen üblicherweise hintereinander geschaltet sind, wobei an jeder Zelle das Konzentrat abgestreift wird, während die Berge, die im jeweiligen Sinkgut enthalten sind, alle Zellen durchlaufen. So kommt es zu einer Fehlerfortpflanzung, insbesondere in Bezug auf die Flockungsmittel. Optimal eingestellte Flotationszellen mit flockungsmittelfreier Aufgabe (Laborbedingungen) arbeiten daher wesentlich günstiger als Be^riebsanlagen, bei denen bisher nicht alle, z.T. gegenläufige Faktoren berücksichtigt werden können. Bei den Betrieb sanlagen führen insbesondere schwankende Aufgabemengen zur schwankender Selektivität und damit zu schlechten Pro duktionserg'ebni s sen.

Die bekannten Schwierigkeiten führten beim Stand der Technik zu den verschiedensten Lösungen, z.B. zu Flotationsanlagen, bei denen die Berge der Nachflotation und/oder die Konzentratanteile insbesondere der ersten Zellen mehrfach nachbehandelt werden. In der Praxis erreichen die bekannten Flotationsanlagen jedoch sämtlich die gewünschten Ergebnisse auf Dauer nicht. Insbesondere der Kohleanteil in den Bergen ist zu hoch.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Flotation von Steinkohlen in Kohlewäschen zu optimieren, insbesondere durch Verbesserung der Regelung und Steuerung der Flotationszellen. Es ist weiterhin Aufgabe der E findung, die Trübe-Konditionierung weiter zu entwickeln mit dem Ziel einer besseren Luftblasenbildung bei der Trübe-Belüftung, sowie einer Verringerung der flotationshemmenden Wirkung von mit dem Waschwasser eingeschleppten

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Flockungsmitteln. Insgesamt soll nach der Erfindung durch das Zusammenwirken einzelner, verbesserter Flotationsbedingungen das Ausbringen von möglichst reinem Kohle-Konzentrat bei einem Berge-Abgang mit höchstmöglichem Asche- und geringstmöglichem Kohlegehalt erreicht werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die aufzubereitende Kohle vorkonditioniert und regelbar, insbesondere mit Steuerung ihrer Verweilzeit die Zellen der Flotationseinheit durchströmt. So wird vorteilhaft erreicht, daß der Einflußfaktor "Zeit" in genügender Weise berücksichtigt wird. Es wurde nämlich überraschend gefunden, daß insbesondere bei hochaschehaltigen Steinkohlenschlaminen im Pein- und Feinstkornbereich die Verweilzeit' der Trübe, insbesondere beim Durchlaufen der ersten Zellen von besonderer Wichtigkeit ist und mehrere Minuten betragen sollte.

In Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Steuerung der Verweilzeit durch eine gesteuerte Verteilung

auf

der Trübe, vorzugsweise parallel arbeitende Zellen der Flotations-Einheiten erfolgt. Über die mengenmäßige Aufteilung der Trübe auf parallele Zellen kann die Verweilzeit der Trübe in den Zellen vorteilhaft den wechselnden Aufgabemengen so angepaßt werden, daß die Verweilzeit der Trübe in den Zellen in vorgegebenen Grenzen konstant ist. Weil dabei eine oder mehrere Parallelzellen wahlweise zu- und abgeschaltet werden können, kann der Parameter "Verweilzeit" in engen Grenzen eingeregelt werden.

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Dabei ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß zur Steuerung der Verweilzeit der Trübe in einer Flotations^ Einheit parallel durchströmte Zellen in Abhängigkeit von Betriebsparametern wie Trübddichte, Trübemenge je Zeiteinheit oder Aschegehalt oder Peststoffverteilung zu- oder abgeschaltet werden. Damit werden in besonderem Maße diejenigen Einflußgrößen zur Regelung oder Steuerung der Verweilzeit herangezogen, die in bevorzugter Weise das Ergebnis eines Flotationsverfahrens beeinflussen. Dabei ist vorgesehen, daß die Menge der in eine Zelle eingeleiteten Trübe (nrVh) im Verhältnis zum Zellen-volumen (m ) so bemessen ist, daß die Verweilzeit der Trübe in einer Zelle zumindest in den ersten Zellen zwischen 1 und 8 min., vorzugsweise zwischen 2-3 min., liegt. Eine Optimierung der Flotationszeit in einzelnen Zellen, die von Art , Konzentration und dem Kornbereich der zu sortierenden Kohle sowie von der Trübedichte, dem Flofcationsmittel und der Begasung in weiten Grenzen abhängt, kann dabei der Fachmann ohne Schwierigkeiten im Versuch (Labor) ermitteln. Die Erfindung bietet dann die Möglichkeit, wünschenswerte Verweilzeiten wahlweise in die Tat umzusetzen. Für Gas- und Gasflammkohle hat sich bei Fremdbelüftung und Vorkonditionierung eine Verweilzeit von 2-3 min. als optimal ergeben.

Dabei wird in weiterer Ausgestaltung vorgeschlagen, daß die Aufgabemenge insbesondere der parallel arbeitenden Zellen so

bemessen ist, daß der Feststoffeintrag je m Schaumschwimmfläche der Zelle (t/H χ m"²) unter 10 liegt. Damit wird vortaihaft

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dem das Konzentrat enthaltenden Schwimmgut genügend Schaumschwimmfläche angeboten. Es wurde gefunden, daß hierdurch die Selektivität der Flotation weiter verbessert wird.

Während das An- und Abschalten einzelner paralleler Zellen zu verhältnismäßig großen Regelsprüngen führt, ist zur feinstufigen und insbesondere zur individuellen Steuerung der Verweilzeit der Trübe in einzelnen Zellen oder Gruppen von Zellen vorgesehen, daß das Niveau in den Zellen separat einstellbar ist.

Um die Regeleingriffe, insbesondere beim Verstellen und vorzugsweise beim individuellen Verstellen der Verweilzeit einzelner Zellen optimal zu kontrollieren, wird mit der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß der Berge- oder Aschegehalt oder ein entsprechender Kohle-Restgehalt der Trübe bzw, der Abgänge einzelner Zellen ermittelt und nach diesen Gehalten die Verweilzeit, gesteuert wird.

Dabei ist als weiterer, verfahrensbeherrscherider Regeleingriff vorgesehen, daß nach dem Berge- oder Aschegehalt oder einem entsprechenden Kohle-Restgehalt der Trübe bzw. der Abgänge, ein gesteuerter Zwdsshenabzug bergehaltigen Abganges vorgenommen wird.

Es ist weiter vorgesehen, daß dieser Zwisehenabzug bergehaltigen Abganges vorzugsweise bei Berge- oder Aschengehalten von mehr als 65% vorgenommen wird. Auf diese Weise wird mit Vorteil vermieden, daß das Sinkgut, wie bisher üblich, sämtliche hintereinandergeschaltete Zellen belastet, wodurch die Selektivität in den letzten Zeilen außerordentlich· verschlechtert wurde. Mit dem Zwisehenabzug nach der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden.

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Dabei sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vor, daß die Messung des Berge-, Asche- und/oder Kohlengehaltes durch ein vorzugsweise einen Röntgen oder ^--Strahler aufweisendes Aschebestimmungsgerät oder durch ein Färb-Prüfgerät zur Messung der Farbe der Trübe erfolgt. Die Anwendung dieser an und für sich bekannten Meßverfahren auf die Messung des Berge-, Asche- und/oder Kohlegehaltes der Trübe in der Flotation ermöglicht in unkomplizierter Weise und mit geringstmöglichem Aufwand an Kosten und Wartung die Trübe-Kontrolle einzelner Zellen oder Zellengruppen. Hierdurch ist als weiteres vorteilhaftes Ergebnis der Erfindung eine individuelle Steuerung und/oder Regelung einzelner Zellen oder Zellengruppen zum Zwecke der Optimierung des Gesamtverfahrens möglich.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist nach der Erfindung dadurch vorgesehen, daß die Vorkonditionierung durch Einleiten von Bewegungs-Energie zur Zerschlagung der durch Flokkungsmittelagglomerate und/oder Einleiten von Luft, insbesondere bis über die Sättigungsgrenze bei Normaldruck hinaus, bei einer Verweilzeit von 1 bis 10 min., vorzugsweise von ca. 2 min. erfolgt.

Die vorteilhaften Wirkungen der einzelnen Konditionierungs-Maßnahmen sind verschiedenartig und ihr erfindungsgemäßes Zusammenwirken führt zu einer erheblichen Verbesserung des Flotationsergebnisses. Durch das Einleiten von Bewegungsenergie, insbesondere über ein S_chlagkreuz wird die Wirkung

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des "unerwünschten Flockungsmitteleintrages in die zu flotierende Trübe eliminiert, da die bereits vorher gebildeten Agglomerate zerschlagen werden und sich überraschenderweise keine neuen Agglomerate bilden. Das Einleiten von Luft bis über die Sättigungsgrenze hinaus, führt zu dem vorteilhaften Ergebnis, daß eine gleichmäßige und kurzzeitige Bildung von sehr feinen Schaumbläschen beim Eintritt der Trübe in die ersten Zellen erfolgt. Dadurch wird die Wirksamkeit einer Plotationseinheit wesentlich verbessert. Dabei zeigt sich, daß die Eintrittsblasenbildung sehr vorteilhaft bewirkt, daß auch gröbere Kohleteilchen mit aufschwimmen, was für das Gesamt-Ausbringen der Kohle außerordentlich wichtig ist. Damit wird der beim Stand der Technik vielfach beobachtete Übelstand beseitigt, daß nämlich in den ersten Zellen durch bevorzugte Anlagerung von Flotationsöl an den feinsten Bestandteilen der Kohle bei gleichzeitig ungenügender Blasenbildung im wesentlichen nur der Peinstanteil des Konzentrates zum Aufschwimmen gebracht wird, was dazu führt, daß von Zelle zu Zelle das Schwimmgut mehr und mehr an durchschnittlicher Korngröße zunimmt.

Dies führt im Endergebnis dazu, daß ein relativ großer Anteil von im Kornbereich an der oberen Grenze liegenden Kohleteilchen mit dem Sinkgut ausgetragen wird,'da beim gröberen Korn in den letzten Zellen die zum Aufschwimmen benötigte Stütze durch die Pein- und Peinstanteile im Schwimmschaum fehlte. Durch das Einstellen einer Verweilzeit von 1 bis10 min., vorzugsweise von ca.2-3min., wird die Konditionierung einerseits bis zu einem genügend intensiven Ausmaß gesteigert, während andererseits ein unnötiger Verbrauch an Energie vermieden wird.

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Dabei ist weiter Torgesehen, daß die Konditionierung, insbesondere unter Luftzusatz im Überdruckbereich, zwischen 1,0 und 5 "bar, vorzugsweise "bei 2 bar, ggf. mit Zusatz von Flotationsmitteln vorgenommen wird. Die zusätzliche Zugabe eines Teils der Flotationsmittel hat den Vorteil, daß durch den Zusatz im Zusammenwirken mit der heftigen Agitation, bei welcher etwa eine 4-6 fache Umwälzung der Trübe erreicht wird, eine Benetzung des gesamten Kornbandes einschließlich der gröberen Partikel erreicht wird, also nicht, nur wie beim Stand der Technik eine überwiegend intensive Hydrophobierung der Feinstteile, wobei die Hydrophobierung der gröberen Teilchen in nachteiliger Weise zu kurz kam.

Durch das Einbringen von Luft im Überdruckbereich wird eine Übersättigung der Flüssigkeit erreicht, so daß es bei der sich automatisch einstellenden Entspannung der Trübe im Moment des Einleitens in die Zellen zu einer spontanen Entstehung feiner und feinster G-asbläschen an den durch die Vorkonditionierung entsprechend präparierten Oberflächen der Kohleteilchen kommt, wodurch die Flotation spontan in Gang gesetzt wird. Entsprechend,der Erfindung ist die Konditionierung im übrigen nicht die Vorflotation beschränkt, sondern es ist vorgesehen, daß die Aufgabe der Nachflotation ebenfalls einer Vorkonditionierung unterworfen wird.

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Schließlich sieht das Verfahren nach der Erfindung in vorteilhafter Weise als weitere regelungstechnische Maßnahme vor, daß die Luftzuteilung der Zellen, entsprechend dem Gehalt der Trübe an Peststoffen und/oder entsprechend der Korngröße in der Restkohle, unterschiedlich gesteuert wird. Diese Maßnahme zielt in "besonderer Weise darauf ab, auch in den letzten Zellen die vielfach mangels Auftrieb ins Sinkgut, .geratenen gröberen Kohleteilchen mit zum Aufschwimmen zu bringen, insbesondere in einer durch Zwischenabzug eines Teils des bergehaltigen Sinkgutes im Peststoffgehalt reduzierten Trübe.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der. Erfindung mit von der Trübe durchflossenen Flotationszellen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei in Parallelschaltung arbeitende Zellen oder Zellenreihen, insbesondere im Aufgabebereich, aufweist, die vorzugsweise ein individuell einstellbare Niveausteuerung besitzen.

Dabei ist weiterhin vorgesehen, daß sie aufgabeseitig eine Gruppe von drei Zellen oder Zellenreihen in Parallelschaltung und diesen nachgeschaltet, eine von zwei Zellen oder Zellenreihen in Parallelschaltung aufweist. Diese erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß die spezifische Belastung der Zellen in Durchiaufrichtung annähernd konstant gehalten werden kann, wobei die von Zelle zu Zelle im Kohlegehalt- reduzierte Trübe im Einlaufbereich mit relativ langer Verweilzeit und in den ablaufseitigen Zellen mit kürzerer Verweilzeit flotiert wird.

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Eine zweckmäßige, weitere Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung sieht vor, daß die Zellen, vorzugsweise kontinuierlich arbeitende. Meßeinrichtungen zur Messung der Irübedichte aufweisen, die insbesondere an den Verbindungsstellen der einzelnen Zellenreihen angeordnet sind.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die Zellen oder Zellenreihen Vorrichtungen zur Niveauregelung, insbesondere Zwischenabzugsvorrichtungen oder Wehre aufweisen. So ist die erfindungsgemäße Verweilzeitsteuerung apparatetechnisch möglich.

Weiter ist bei der erfindungsgemäßen Flotations-Einriclr- · ' tung sin'. Vorkonditionierungs-Behälter vorgesehen, der ein Rührwerk mit vorzugsweise scharfkantigen Rührorganen und Mittel zur Einleitung und zur Steuerung von Druckluft aufweist. Dabei wird vorgeschlagen,daß der Konditionierungs-Behälter ein autoklavähnlicher Druckbehälter ist, der mit Mitteln zur Niveauregulierung des Trübespiegels und ggf. mit Mitteln zur dosierten Eintragung von Plotationsöl ausgestattet ist. So können sowohl die Verweilzeit als auch die Übersättigung und Vorhydrophobierung gesteuert und die erfindungsgemäße vorteilhafte Mehrkomponenten-Vorkonditionierung durchgeführt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die weitere vorteilhafte Einzelheiten zeigen, in schematischen Zeichnungen näher erläutert.

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Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Pig. 1: eine Flotationseinheit, mit einer Konditionierungsvorrichtung, dargestellt im Blockschaltbild,

Pig. 2: eine Konditionierungsvorrichtung, entsprechend Pig. 1 im Schnitt,

Pig. 3: eine aus Torflotationseinheit und Nachflotationseinheit bestehende Flotationsanlage,

Fig. 4i eine Flotationsanlage, bestehend aus einer Vorflotations-Einheit und einer Nachflötations-Einheit, mit dreifach-paralleler Anordnung von Zellen im Einlaufbereich, zweifach-parallel angeordneten Zellen im Ablaufbereich, sowie in der Nachflotationseinheit einzeln hintereinander geschalteten Zellen im Abgangsbereich,

Fig. 5: eine aus vier Flotations-Einheiten bestehende Flotations-Anlage,

Fig. 6: eine andere Ausgestaltung einer aus Vor- und Nachflotation bestehenden Flotationsanlage,

Fig. 7 a und b:

eine andere Ausgestatlung einer Flotationsanlage nach der Erfindung, mit insgesamt 8 je zu zweit parallel angeordneten Zellen und 3 nachgeschalteten Einzelzellen und .

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Pig. 8: eine dreistufige Plotationsanlage mit zwei parallel geschalteten Gruppen zu je 5 hintereinander geschalteten Zellen in der Vorflotation, denen zwei Nachflotations-Einheiten mit 2x2 parallel geschalteten Zellen und drei nachgeordneten, hintereinander geschalteten Zellen angeschlossen sind, ebenfalls in Draufsicht.

In Pig. 1 bezeichnet 1 die Konditionierungsvorrichtung, die einen geschlossenen Behälter 2 aufweist. In dem Behälter 2 befindet sich ein Rührwerk 3 mit den Rührorganen 4 und dem Antrieb 5. Perner befindet sich an dem Behälter 2 ein Einlauf 6 für Rohschlamm, ein Einlauf 7 für Verdünnungs-Wasser und ein Einlauf 8 für Plotationsöl. Durch eine Leitung 9 wird Druckluft zu den Verteilerdüsen 10 gefördert. An der einen Seite des Behälters 2 befindet sich ein Auslaß 11 für die konditionierte Trübe, während an der anderen Seite ein überlauf durch den Pfeil 12 angedeutet ist. Pur den Pail, daß der Behälter 2 entleert werden muß, befindet sich am Boden ein absperrbarer Ablaß 13.

Durch die Leitung 11' gelangt konditionierte Trübe in den Trübeteiler 14, wo sie aufgeteilt und durch die Leitungen 15, 15' in die Einlaufe 16, 16' der Plotationseinheit 17 aufgegeben wird. Die Plotationseinheit 17 ist aufgabeseitig mit 6 Zellen bestückt, von denen jeweils 3 Zellen 18,19,20 hintereinander geschaltet eine Gruppe bilden, die mit einer parallelen Gruppe gleichartiger, ebenfalls hinereinander geschalteter Zellen 18',19'2O¹ von der mengenmäßig geteilten

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Trübe gleichsinnig durchströmt werden·. Im Schwimmgut angesammeltes Konzentrat wird seitlich zu den Auffangrinnen 21, 21 ' ausgetragen und gegebenenfalls an den Austragsstellen 22, 22' abgezogen, wie dies durch die Pfeile 23,23' angedeutet ist. Je nach Beschaffenheit wird dieses Konzentrat zur unmittelbaren Weiterverwendung entwässert oder bei gegebenenfalls noch zu hohem Aschogehalt einer Nachflotation unterzogen. Aus den parallelen Zellen 18,18'j 19, 19'; 20,20' fließt die Trübe, wie durch die Pfeile 24, 24' angedeutet, über eine Niveauregulierungseinrichtung 25, etwa ein Wehr, durch die Verbindungskammer 29 in die anschließenden,'hintereinander geschalteten Zellen 26,27,28. . " .

In der Zwischenkammer 29 befindet sich ebenso wie an den Berge-Abzügen ein Aschebestimmungsgerät oder ein einfacher Dichteschwimmer 30, der berührungslos durch eine außerhalb der Kammer 29 angeordnete elektronische Abtasteinrichtung 31 hinsichtlich seiner Eintauchtiefe abgetastet wird. Der ermittelte Aschegehalt oder die Eintauchtiefe, die ein Maß für die Trübedichte darstellt, wird mit einem entsprechenden Wert verglichen, den das Aschebestimmungsgerät oder.das Trübedichte-Meßgerät 32 in der Einlauf-Leitung 11' ermittelt. Nach Maßgabe der ermittelten Werte werden im Bedarffall unter Berücksichtigung der Aufgabe-Trübemenge, Eingriffe in die Steuerung der Flotationseinheit 17 vorgenommen, wie beispielsweise eine Zu- und Abschaltung einzelner paralleler Zellen, oder eine Änderung des Trübeniveaus in den Zellen, beispielsweise durch Betätigung der Niveauregulierungseinrichtung 25. Unter Umständen kommt auch eine Veränderung der Zugabemenge von Flotationsmitteln oder eine Änderung des Lufteintrags in Betracht.

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Die entsprechenden Regel- und Steuereinrichtungen, die dem Fachmann bekannt sind und zum Stand der Technik gehören, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt.

Als weiterer Steuer- und/oder Regeleingriff ist eine Zugabe von Verdünnungswasser vorgesehen, wie durch den Pfeil 33 angedeutet und gegebenenfalls ein Berge-Vorabzug an einer der Zellen 26 oder 27. Der Konzentrataustrag der Zellen 26 - 28 aus den Abzugsrinnen 34, 34' wird, wie durch die Pfeile 35, 35' angedeutet, einer in Figur 1 nicht dargestellten Nachflotation zugeführt, während der Bergeabgang (Berge"I) einer S_chlammeindickung zugeführt wird,, wobei in bekannter Weise das eingedickte Bergegut aufgehaldet und der Überlauf in den Waschwasser-Kreislauf der Kohle-wäsche zurückgeleitet wird.

In Fig. 2 bezeichnet 1 wiederum die Konditionierungsvorrichtung mit dem Behälter 2, dem Rührwerk 3 mit den Rührorganen und dem Antrieb 5, sowie dem Einlauf 6.für Rohschlamm, dem Einlauf 7 für Verdünnungswasser, sowie einem Einlauf 8 für Flotationsöl. Eine hierfür vorgesehene" Dosierpumpe 40 mit dem Vorratsbehälter 41 für das F]£tationsÖl ist lediglich schematisch angedeutet. Die Darstellung zeigt ferner die Luftleitung 9 für Druckluft mit der Düsenrampe 42 und den Lufteintragsdüsen 10. In dem Austrittsstutzen 11 ist ein Drosselorgan 43 angeordnet und in dem Einlauf 6 für Rohschlamm ist ebenfalls ein vorzugsweise elektro-mechanisch einstellbares Drosselorgan 44 angeordnet, ebenso wie in der Wasserleitung das Drosselorgan 44. An der einen Seite des Behälters 2

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befinden sich Niveau-Indikatoren 45, die die Höhe des Flüssigkeitsniveaus im Behälter 2 feststellen. Ein der Niveauhöhe entsprechender Wert wird mittels Steuerleitungen der Steuereinheit 46 aufgesehaltet, die je nach vorgegebenem Niveau-Sollwert den Zustrom von Rohgut und/oder Verdünnungswasser mit Hilfe der Drosselorgane 44, 44' einstellt. Im oberen Teil des Behälters befindet sich eine Druckmeßeinrichtung 47, von der ein Steuersignal durch die Signalleitung 48 auf die Schalteinrichtung 49 übertragen wird, welche mit Hilfe der Steuerleltung 50": und des Steuerorgans 51 die Zuführ der Druckluft in die zu konditionierende Trübe einstellt.

Fig. 3 zeigt eine Flotationsanlage mit der Vorflotations-Einheit 60 und der Nachflotations-Einheit 61. Dabei setzt sich die Vorflotation-Einheit 60 einlaufseitig aus vier zu je zwei parallel geschalteten Zellen 62, 63; 62'", 63' zusammen, denen über einen mit einer Niveauregeleinrichtung 65 ausgestatteten Zwischenbehälter 64 die Zellen 66, 67, 68 hintereinander nachgeschaltet sind. Meßeinrichtungen 69 für den Aschegehalt oder die Trübedichte, ähnlich den Meßeinrichtungen 30,31 in Pig. 1, sind am Zwischenbehälter 64 oder den Bergeabzügen angeordnet. An den Stellen 70, 70' wird ein erstes Konzentrat abgezogen und gegebenenfalls zur Entwässerung einem Filter zugeführt .

Je nach Qualität kann dieses Konzentrat ganz oder teilweise nachflotiert werden. Dies ist durch die Verbindungslinie 71 angedeutet. Aus den Zellen 66 bis 68 können Berge-Vorabzüge vorgenommen werden, sofern die Konzentration im Bergegehalt des Sinkgutes eine entsprechende Höhe erreicht hat, was in

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bekannter Art und Weise durch die Bestimmung des Aschegehaltes, inbesondere spontan durch Röntgen- oder ^-Strahlen o.a. ermittelt werden kann. Auch bei dieser Anlage kann beispielsweise in der Vorflotation 60 durch Zu- und Abschalten von parallelen Zellen 62, 62', 63, 63' die Verweilzeit der Trübe in größeren Regel-Sprüngen in Anpassung an Aufgabemenge und/oder Trübedichte der Aufgabe, oder mittels Peineinstellung durch Niveauänderung mit Hilfe der Niveaueinstell-Vorrichtung 65 in den parallelen Zellen 62, 62', 63, 63' je nach Bedarf gesteuert werden.

Ähnliches gilt für"die Nachflotations-Einheit 61, in deren Einlaufbereich zwei parallele Zellen 72, 72' angeordnet sind. Von dort gelangt die durch Abzug von Konzentrat und Vorabzug von Berge-haltigem Sinkgut an Feststoff verarmte Trübe durch den Zwischenbehälter 73, mit der Niveauregulierungs-Einrichtung 74, in die nachgeschalteten Einzelzellen 75, 76, 77, aus denen nach Maßgabe des mit der Trübedichte-Meßeinrichtung 78 gemessenen Wertes gegebenenfalls Berge-Vorabzüge, angedeutet durch die Pfeile 79, vorgenommen werden. Gegebenenfalls wird eine Steuerung der Niveaueinstelleinrichtungen 74, 80 und 81 zur Optimierung der Verweilzeit vorgenommen. Weitere Steuer- oder Regelmöglichkeiten sind durch Zwischeneintrag von Verdünnungswasser 83 oder von Druckluft 84 vorgesehen, wie dies an und für sich bekannt ist.

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Fig«, 4 zeigt eine zweistufige Yorflotation 90 und eine dreistufige Nachflotation 91. Die Aufgabe 103 der konditionierten Trübe wird in bekannter Art und Weise auf drei annähernd gleiche Teilströme von je 1/3 der Gesamtmenge aufgeteilt. Im Einlaufberei'ch der Vorflotation 90 sind je drei Zellen 92, 92», 92" und 93, 93', 93" parallel geschaltet. In der aus den vorhergehenden Figuren und Beschreibungen schon mehrfach dargelegten Weise gelangt die Trübe nach Abzug eines ersten Yorkonzentrates und dessen Ableitung zu einer Entwässerungseinrichtung, über eine Niveauregulierungseinrichtung und einen Zwischenbehälter in die nachgeschalteten Zellen der Vorflotation 90, die im Falle der gezeigten Anlage zu zweien parallel geschaltet und mit den Ziffern 94, 94' 95, 95', 96, 96' bezeichnet sind. Aus diesen Zellen ist, wie durch die Pfeile 104 angedeutet, ein Vorabzug von bergehaltigem Sinkgut vorgesehen, falls dies nach Maßgabe der Trübedichtebestimmung, wie in den vorhergehenden Figuren gezeigt und beschrieben, notwendig ist;

Aus der Vorflotation 90 gelangt die restliche Trübe, wiederum nach Aufteilung in drei Teilströme, wie durch die Pfeile angedeutet, in die im Einlaufbereich der Nachflotation 91 zu dritt parallel geschalteten Zellen 97, 97', 97"; 98, 98', 98" und von dort über eine schematisch angedeutete Niveauregulierungseinrichtung und einen Zwischenbehälter, wie in den vorhergehenden Figuren und Beschreibungen bereits mehrfach beschriebenen nachgeschaltete Zellen 99, 99', 100, 100', die je zu zweit parallel geschaltet sind. Durch die gezeigte Parallel-Anordnung zu je drei bzw. je zwei Zellen, ist eine Steuerung der Verweilzeit der Trübe im Durchlauf durch die Zellen mit Hilfe von Zu- oder Abschaltung paralleler Zellen in idealer Weise und in relativ weiten Grenzen möglich.

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Aus den Zellen 99, 99'; 100, 100' ist, wie durch die Pfeile 106 angedeutet, ebenfalls ein Berge-Vorabzug möglich und vorgesehen, sofern diese Maßnahme durch die entsprechenden Meßwerte der Trübegehalte zweckmäßig erscheint. Von dort gelangt die restliche Trübe wieder über eine Niveauregulierungseinrichtung und einen Zwischenbehälter in die letzten Zellen 101, 102. Weitere Regeleingriffe, wie sie sich beispielsweise durch Zugabe von Verdünnungswasser, Druckluft oder Flotationsöl ergeben, können ebenso vorgenommen werden, wie dies in den vorhergehenden Figuren beschreiben und erläutert ist.

Pig. 5 zeigt eine alternative Anordnung von drei Flotationseinheiten 110,111, 112, in Spaltung hintereinander. Dabei wird das Konzentrat I aus der Vorflotations-Einheit 110 durch Leitungen 113, 113' der Nachflotations-Einheit 111 aufgegeben und das Konzentrat II aus dieser Nachflotations-Einheit 111 durch die Leitungen 114, 114' der Nachflotations-Einheit aufgegeben. Das Zwischenkonzentrat wird jeweils mit den Leitungen 115, 115' in den Zwischenbehälter 116 der nächstfolgenden Flotations-Einheit 111 aufgegeben, während ein Zwischenkonzentrat dieser Flotations-Einheit mit den Leitungen 117, 117' in den Zwischenbehälter 118 der letzten Flotations-Einheit 112 aufgegeben wird. Das Sinkgut Berge III der letzten Stufe 112 wird mit der Leitung 119 in den Zwischenbehälter 116 der Flotations-Einheit 111 repetiert. Dabei entsprechen die Funktionen sowie die Regel- und Steuermöglichkeiten der drei Flotations-Einheiten 110,111, 112 den vorgeschriebenen Flotations-Einheiten vorangegangener Figuren.

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Weitere wahlweise Anordnungsmöglichkeiten von Vor- und Nachflotationen zeigen die Figuren 6, 7 und 8. Dabei entspricht die VorflotatioiB-Einheit 120 in Pig. 6 in Aufbau und Anordnung der Vorflotations-Einheit 60 inc Pig. 3. Dagegen umfaßt die Nachflotations-Einheit 121 in Reihe geschaltete Gruppen 122, 123, 124, die sich aus jeweils wenigstens zwei hintereinander geschalteten einzelnen Zellen zusammensetzen und durch Zwischenbehälter 125, 126, die mit nicht dargestellten Niveauregulierungen und Meßeinrichtungen in der bereits mehrfach beschriebenen und gezeigten Art und Weise ausgestattet sind, ineinander übergehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Meß- und Niveau-Regulierungseinrichtungen nicht dargestellt.

Eine Zusammenfassung von Vorflotation und Nachflotation zu einer einzigen kompakten Stufenflotationseinheit zeigt die Anordnung nach Pig. 7a. Dabei umfaßt die Torflotation in einer ersten Stufe 4 zu je zweien parallel angeordnete· Zellen 130, 130', 131, 131'. Diese sind, wie Pig. 7b in Seitenansicht zeigt, in einer erhöhten Anordnung gegenüber den nachfolgenden Zellen vorgesehen und durch den Zwischenbehälter 132 mit der nächstfolgenden Mittelstufe 133 verbunden, die ihrerseits ebenfalls aus 4 einzelnen, zu je zweien parallel angeordneten Zellen 134, 134', 135, 135' besteht. Dabei sind die Sammelrinnen 136, 136' für Bodenabzug um den Mittelteil 133 herumgeführt und münden in den Zwischenbehälter 137, an den sich die letzte, aus drei einzelnen hintereinander geschalteten Zellen 138, 139, 140 bestehende abgangsseitige Stufe 141 anschließt.

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Schließlich zeigt Fig. 8 eine Vorflotations-Einheit 150, die die beiden parallel angeordneten Zellengruppen 151, 151' umfaßt, die aus ;je fünf hintereinandergeschalteten Einzelzellen zusammengesetzt sind. Daran schließen sich eine mittlere Flotations-Einheit 152 und eine Nachflotations-Einheit 153 an.

Diese mittlere Flotations-Einheit 152 und die Nachflotations-Einheit 153 ähneln bzw. gleichen in ihrem Aufbau hinsichtlich der Zellenanordnung einer der Einheiten 120 nach Fig. 6 oder 60 nach Fig. 3. Die Gesamtanordnung nach Fig. 8 zeigt insbesondere die Vielfalt möglicher Lenkungen der Mengenströme, wie beispielsweise stufenweise Repetitionen von Konzentraten oder bergehaltigem Gut und die sich-daraus im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verweilsteuerung ergebenden Möglichkeiten für Regelung und/oder Steuerung einer Flotationsanlage.

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Claims

3-103913 Anlage zum Patentgesuch RAG/81/1 der Ruhrkohle AG, Essen Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung aschereicher Kohleschlämme durch Flotation, insbesondere zur Aufbereitung schwierig zu flotierender Gas- und Gasflammkohle. Patentansprüche

1. Verfahren zur Aufbereitung aschereicher Kohle schlämme durch Flotation einer Trübe in den Zellen von Flotationseinheiten, insbesondere zur Aufbereitung schwierig zu flotierender Gas- und Gasflammkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzubereitende Kohletrübe vorkonditioniert und regelbar, insbesondere mit Steuerung ihrer Verweilzeit, die Zellen der Flotations-Einheit durchströmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze i chne t, daß die Steuerung der Verweilzeit durch eine gesteuerte Verteilung der Trübe auf vorzugsweise parallel arbeitende Zellen der Flotations-Einheit erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Verweilzeit der Trübe in einer Flotations-Einheit parallel durchströmte Zellen in Abhängigkeit von Betriebsparametern wie Trübedichte oder Feststoffgehalt oder Feststoff-Verteilung zu- oder abgeschaltet werden.

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4. Verfahren nach. Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der in eine Zelle eingeleiteten Trübe (m /h) im Verhältnis zum Zellenvolumen (m ) so bemessen ist, daß die Verweilzeit der Trübe in einer Zelle zumindest in den ersten Zellen zwischen 1 und 8 min., vorzugsweise zwischen 2 und 3 min., liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzei chnet, daß die Aufgabemenge, insbesondere der parallel arbeitenden Zellen so bemessen ist, daß der Fe st st of feintrag je m² Sei
Zelle (t/h χ m"²) unter 10 liegt.

daß der Feststoffeintrag je m Schaumschwimmfläche der

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5_t dadurch gekennzeichnet, daß zur individuellen Steuerung der Verweilzeit der Trübe in einzelnen Zellen das Niveau in den Zellen separat einstellbar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennz e i chne t, daß der Berge- oder Aschegehalt oder ein entsprechender Kohle-Restgehalt der Trübe bzw. der Abgänge einzelner Zellen ermittelt und nach di.esen Gehalten die Verweilzeit gesteuert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Berge- oder Aschegehalt oder einem entsprechenden Kohle-Restgehalt der Trübe bzw. der Abgänge ein gesteuerter Zwischenabzug bergehaltigen Abganges vorgenommen wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn- .. zeichnet, daß ein Zwischen-Äbzug bergehaltigen Abganges, vorzugsweise bei Berge-, Aschegehalten der Trübe von mehr als 65 %, vorgenommen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Berge-, Asche- und/oder Kohlegehaltes durch ein vorzugsweise einen Röntgen und γ- -Strahler aufweisendes Aschebestimmungsgerät oder durch ein Färb -Prüfgerät zur Messung der Farbe, der Trübe erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkonditionierung durch Einleitung von Bewegungs-Energie zur Zerschlagung der durch Flockungsmittel im Waschwasser entstandenen Feststoff- oder Flockungsmittelagglomerate und/oder Einleiten von Luft, insbesondere bis über die Sättigungsgrenze bei Kormaldruck hinaus bei einer Behandlungszeit von 1 bis 8 min., vorzugsweise von ca. 2 min., erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Konditionierung unter Luftzusatz im Überdruckbereich zwischen 1 und 5 bär, vorzugsweise bei 2 bar, erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k. ennze ichnet, daß die Konditionierung unter Zugabe von Flotationsmitteln vorgenommen wird.

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14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuteilung der Zellen, entsprechend dem Gehalt der Trübe an Peststoffen und/oder entsprechend der Kamgröße in der Restkohle unterschiedlich gesteuert wird.

15. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit von der Trübe durchflossenen Flotationszellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei in Parallelschaltung arbeitende Zellen (18,19,20, 18',19',20') oder Zellenreihen, insbesondere im Aufgabebereich aufweist, die vorzugsweise eine individuell einstellbare Niveausteuerung (25) besitzen.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufgabeseitig eine Gruppe von drei Zellen (92,92·,92'^r; 93,93.'',93'') oder Zellenreihen, inParallelschaltung und diesen nachgeschaltet eine Gruppe von zwei Zellen (94,94';95,95';96,96'') oder Zellenreihen in Parallelschaltung aufweist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie vorzugsweise kontinuierlich arbeitende Meßeinrichtungen (31,69,78) zur Messung des Trübe-Aschegehaltes und/oder -Kohlegehaltes aufweist, die insbesondere an den Verbindungsstellen der einzelnen Zellenreihen angeordnet sind.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15, 16 oder 17, dadurchgekennzeich.net, daß die Zellen oder Zellenreihen Vorrichtungen zur Niveau-Regelung, insbesondere Zwischenabzugsvorrichtungen oder V/ehre aufweisen.

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19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15, 16, 17 oder 18 mit einem vorgeschalteten Konditionierungs-Behälter, da-durch gekennzeichnet, daß der Behälter (2) ein Rührwerk (3) mit vorzugsweise scharfkantigen Rührorganen (4) und Mittel (9,10,42) zur Einleitung und (47,48,49,50,51) zur Steuerung von Druckluft aufweist.

20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Konditionierungs-Behälter (2) ein autoklavähnlicher Druckbehälter ist, der mit Mitteln (45) zur Niveauregulierung des Trübespiegels und gegebenenfalls mit Mitteln (8,40,41) zur.dosierten Eintragung von Flotationsmitteln ausgestattet ist.

21. Verfahren und Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Konditionierungs-Behälters (2) mit Rührwerk und Lufteinleitungsorganen.

22. Verfahren und Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichne t durch die Verwendung von parallel arbeitenden, einzeln zu- und abschaltbaren Flotationszellen zur Regelung der Verweilzeit der Trübe, gegebenenfalls mit einem Zwischenabzug bergehaltiger Trübeanteile.

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