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Procédé et appareil pour la séparation de matières solides de leurs suspensions.
Pour séparer les matières solides de leurs suspensions (suspensions telles que les schlamms) dans un liquide, on applique souvent un procédé de flottation, suivant lequel on dissout continuellement dans la suspension un gaz, ordinairement l'air, qu'on sépare ensuite du liquide, par abaissement de la pression, dans un appareil séparateur, le gaz ainsi séparé adhérant sous la forme de petites bulles aux particules solides mises en suspension dans ce liquide et les amenant à s'élever jusqu'à la surface libre du liquide dans l'appareil de séparation. Dans ce procédé, on augmente le plus souvent l'adhérence des particules solides aux petites bulles de gaz par addition d'un agent de flottation approprié, afin d'amener ces particules à l'état de sus-
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C'est ainsi par exemple qu'on applique un tel procédé sur une grande échelle pour récupérer des fibres et, éventuellement, d'autres substances solides, des eaux résiduaires des machines pour la fabrication du papier ou de la cellulose et d'autres machines analogues. Dans ces applications, on provoque gé- néralement l'abaissement de pression, en permettant au liquide, contenant les fibres et au gaz qui s'est dissous sous une pression dans ce liquide, de s'écouler par une soupape de réduction de pression dans un récipient de séparation qui se trouve sous la pression atmosphérique. On sait également qu'on peut séparer le gaz, par exemple l'air, afin de rendre possible la flottation, er. faisant aspirer l'eau par un appareil de séparation qui se trouve sous une pression inférieure à la pression atmosphérique.
Le premier de ces deux procédés de traitement des suspensions présente l'inconvénient qu'une quantité importante du gaz dissous reste dissous dans le liquide, parce qu'on n'abaisse la pression que jusque, la pression atmosphérique. Dans le deuxième procédé le gaz dissous est complètement séparé, mais ce procédé exige une installation relativement coûteuse et il est d'une mise en oeuvre difficile.
La présente invention a pour objet un procédé de séparation de substances solides de leurs suspensions dans des liquides par flottation produite par l'emploi de gaz dissous sous pression dans le liquide. Grâce à l'invention, une séparation efficace du gaz devient possible même au cas où la flottation a été exécutée, sous la pression atmosphérique, dans un appareil séparateur ouvert, conformément à l'invention, on obtient ce résultat, grâce à. ce que la suspension, introduite sous pression avec le gaz qui y est dissous sous pression, peut s'écouler par un dispositif à tuyère dans lequel l'énergie cinétique du liquide s'écoule engendre une dépression (vide) à l'intérieur du dispositif à
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tuyère, ce qui accélère la séparation du gaz.
L'invention a pour objet également un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le dessin annexé sert, à titre d'exemple, à illustrer l'in- vention. Sur ce dessin :
Fig. 1 montre schématiquement, avec coupe partielle, une installation, pour la mise en oeuvre de l'invention, conçue de préférence pour son application au traitement d'eau (ou d'eau résiduaire) provenant d'une machine pour la fabrication du pa- pier ou de la.cellulose et contenant des fibres qu'on désire ré- cupérer, tandis que
Fig. 2 est une coupe à travers un mode d'exécution particu- lièrement convenable du dispositif à tuyère.
Sur la Fig. 1, on a désigné par 1 une pompe centrifuge qui amené sous pression, par une tuyauterie 3, à un réservoir de flottaison ouvert 2, dont la construction est connue dans ce qu'elle a d'essentiel, de l'eau contenant des fibres qu'on veut récupérer. Du tuyau de refoulement de la pompe, un tuyau de re- flux 4 conduit, par un injecteur 5, au tuyau d'aspiration de la pompe, aux fins de presser de,l'air et le répartir finement dans l'eau contenant les fibres, Sous la pression engendrée par plus la pompe, l'air se dissout/ou moins complètement dans l'eau.
Dans un compartiment spécial 21 du récipient 2 débouche la tuyau- terie 3 par un dispositif à tuyère 6 dont le canal de sortie est constitué de telle manière qu'il se produise une dépression lors- que l'eau s'en écoule. De ce fait, la séparation de l'air dis- sous dans l'eau est grandement accélérée. Afin de réaliser l'ef- fet désiré, on donne au canal de la tuyère une section réglable qui augmente graduellement dans le sens de l'écoulement.
Dans le mode d'exécution représenté par la Fig. 1, la paroi de latuyère
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est fortement incurvée (environ de 90 à la section la plus petite du canal) et, à la partie extérieure du canal de la tuyère, vis-à-dire de celle-ci, on a adapté -un disque 7 porté par une tige filetée 8 au moyen de laquelle on peut régler la position du disque pa-r rapport à la paroi et la tuyère de manière que la section du canal de la tuyère puisse être réglée suivant les besoins.
L'air libéré lors de la sortie se répartit à l'état extrêmement divisé dans l'eau et adhère sous la forme de petites bulles aux fibres qui se trouvent dans l'eau. Par suite de la dépression engendrée par l'écoulement de l'eau par le canal de la tuyère. la séparation de l'air s'accomplit d'une façon particulièrement complète et l'on constate que l'air, une fois qu'il s'est séparé ainsi, ne se redissout plus que dans de faibles proportions dans l'eau lorsque la pression, à l'extrémité de sortie de la tuyère, remonte à celle de l'atmosphère. Après que l'eau, avec les fibres qu'elle contenait, s'est écoulée par-dessus le trop-plein 9 sur la.
cloison 10 du réservoir 2, les fibres montent à la surface dans ce réservoir 2 et elles sont enlevées à la façon connue par un transporteur 11, tandis que l'eau épurée s'écoule par un orifice de sortie 12 au fond du réservoir.
La Fig. 2 représente un mode d'exécution particulièrement simple etefficace du dispositif à tuyère. A la sortie de la tuyauterie 3, on fixe un disque 13, de préférence plan, et audessous de lui un disque 70.qui, de préférence, est également plan et p résente des trous forés qui lui permettent de glisser librement sur des goujons 14 vissés dans le disque 13. La tige filetée 8 est en contact avec la face supérieure du disque 7a.
Sous l'influence de la dépression engendrée pendant le fonctionnement. le disque 7a est poussé vers le haut contre la tige fi- letée et il peut donc, au moyen de cette tige, être amené à toute position de réglage désirée.
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Pendant les arrêts du travail, le disque 7a retombe sur les têtes des goujons 14. Si on met alors en marche la pompe centrifuge 1; la dépression engendrée dans le dispositif à tuyère 7a.
13 sera très faible au commencement, de sorte que la pompe travaille tout d'abord contre une faible résistance. Mais la dépression augmentera graduellement et soulèvera le disque 7a qui viendra buter contre l'extrémité inférieure de la tige filetée 8.
Le procédé objet de l'invention n'est pas limité au traitement des suspensions de fibres; il peut être appliqué aussi à d'autres suspensions dans le but d'en extra,ire les substances solides qu'elles contiennent ; il peut servir par exemple à l'épuration mécanique des eaux d'égouts, à la récupération du carbone contenu dans les eaux de lavage du charbon, etc.. On peut aussi appliquer le procédé à la mise en suspension de minerais et d'autres minéraux que, pour les enrichir, on broie finement et met en suspension dans de l'eau ou dans un autre liquide.
Résumé.
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A method and apparatus for the separation of solids from their suspensions.
To separate solids from their suspensions (suspensions such as slimes) in a liquid, a flotation process is often applied, in which a gas, usually air, is continuously dissolved in the suspension, which is then separated from the liquid. , by lowering the pressure, in a separator, the gas thus separated adhering in the form of small bubbles to the solid particles suspended in this liquid and causing them to rise to the free surface of the liquid in the separation device. In this process, the adhesion of the solid particles to the small gas bubbles is most often increased by the addition of a suitable flotation agent, in order to bring these particles to the state of suspension.
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Thus, for example, such a process is applied on a large scale to recover fibers and, possibly, other solid substances, waste water from machines for the manufacture of paper or cellulose and other machines. analogues. In these applications, the pressure is generally brought about by allowing the liquid, containing the fibers and the gas which has dissolved under pressure therein, to flow through a pressure reducing valve into the liquid. a separation vessel which is under atmospheric pressure. It is also known that the gas, for example air, can be separated in order to make flotation possible, er. sucking the water through a separation device which is at a pressure lower than atmospheric pressure.
The first of these two suspensions treatment processes has the drawback that a large quantity of the dissolved gas remains dissolved in the liquid, because the pressure is only lowered down to atmospheric pressure. In the second process the dissolved gas is completely separated, but this process requires a relatively expensive installation and it is difficult to implement.
The present invention relates to a process for the separation of solid substances from their suspensions in liquids by flotation produced by the use of gas dissolved under pressure in the liquid. Thanks to the invention, efficient gas separation becomes possible even if the flotation has been carried out, under atmospheric pressure, in an open separator apparatus, according to the invention, this result is obtained, thanks to. that the suspension, introduced under pressure with the gas dissolved therein under pressure, can flow through a nozzle device in which the kinetic energy of the liquid flows generates a vacuum (vacuum) inside the device at
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nozzle, which accelerates gas separation.
The subject of the invention is also an apparatus for implementing this method.
The accompanying drawing serves, by way of example, to illustrate the invention. On this drawing :
Fig. 1 schematically shows, with partial section, an installation, for the implementation of the invention, preferably designed for its application to the treatment of water (or waste water) coming from a machine for the manufacture of the pulp. pier or cellulose and containing fibers that one wishes to recover, while
Fig. 2 is a section through a particularly suitable embodiment of the nozzle device.
In Fig. 1, designated by 1 is a centrifugal pump which brings under pressure, through a pipe 3, to an open flotation tank 2, the construction of which is known in its essence, water containing fibers we want to recover. From the delivery pipe of the pump, a return pipe 4 leads, through an injector 5, to the suction pipe of the pump, for the purpose of squeezing the air and distributing it finely in the water containing the fibers, Under the pressure generated by the higher the pump, the air dissolves / or less completely in the water.
In a special compartment 21 of the container 2 the pipe 3 opens out via a nozzle device 6, the outlet channel of which is formed in such a way that a vacuum is produced when the water flows out. As a result, the separation of air dissolved in water is greatly accelerated. In order to achieve the desired effect, the nozzle channel is given an adjustable section which gradually increases in the direction of flow.
In the embodiment represented by FIG. 1, the wall of the nozzle
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is strongly curved (approximately 90 at the smallest section of the channel) and, at the outer part of the channel of the nozzle, that is to say of the latter, we have adapted -a disc 7 carried by a threaded rod 8 by means of which one can adjust the position of the pa-r disc relative to the wall and the nozzle so that the section of the channel of the nozzle can be adjusted as required.
The air released during the exit is distributed in an extremely divided state in the water and adheres in the form of small bubbles to the fibers in the water. As a result of the depression created by the flow of water through the duct of the nozzle. the separation of the air is accomplished in a particularly complete manner and it is found that the air, once it has separated thus, is only redissolved in small proportions in water when the pressure at the outlet end of the nozzle rises to that of the atmosphere. After that the water, along with the fibers it contained, flowed over the overflow 9 onto the.
partition 10 of the tank 2, the fibers rise to the surface in this tank 2 and they are removed in the known manner by a conveyor 11, while the purified water flows through an outlet 12 at the bottom of the tank.
Fig. 2 shows a particularly simple and efficient embodiment of the nozzle device. At the outlet of the pipe 3, a disc 13 is fixed, preferably flat, and below it a disc 70 which, preferably, is also flat and has drilled holes which allow it to slide freely on studs 14 screwed into the disc 13. The threaded rod 8 is in contact with the upper face of the disc 7a.
Under the influence of the vacuum generated during operation. the disc 7a is pushed upwards against the threaded rod and it can therefore, by means of this rod, be brought to any desired adjustment position.
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During work stoppages, the disc 7a falls on the heads of the studs 14. If the centrifugal pump 1 is then started; the vacuum generated in the nozzle device 7a.
13 will be very weak at the beginning, so that the pump works against a weak resistance first. But the vacuum will gradually increase and lift the disc 7a which will come up against the lower end of the threaded rod 8.
The method which is the subject of the invention is not limited to the treatment of suspensions of fibers; it can also be applied to other suspensions with the aim of extracting therefrom the solid substances which they contain; it can be used for example for the mechanical purification of sewage, for the recovery of carbon contained in the coal washing water, etc. The process can also be applied to the suspension of ores and other minerals that, to enrich them, are finely ground and suspended in water or in another liquid.
Summary.
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