CN1572372A - 用于从水状纤维材料悬浮液中浮选杂质的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于去除杂质，尤其是用于去除水状纤维材料悬浮液(S)的印刷油墨的方法。在该方法中采用多个直立式浮选罐(4)，它们设计为使所述纤维材料悬浮液(S)在所述浮选罐内形成一相对于上升的气流反方向的逆流。所述浮选罐(4)的流动截面优选为矩形，其中，该矩形的长度(L)至少是宽度(B)的1.5倍。本发明方法特别有利于在模块式结构的浮选设备中实施。

Description

用于从水状纤维材料悬浮液中 浮选杂质的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于从水状纤维材料悬浮液中浮选杂质的方法。
背景技术
采用所述类型的方法是为了从水状纤维材料悬浮液中剔除至少一部分悬浮在其中的杂质微粒。已知在浮选时形成一种含有要排除物质的泡沫或浮渣。这种方法的一种典型用途是处理一种由印刷过的废纸获得的水状纤维材料悬浮液，其中油墨微粒已经与纤维分离，所以它们可以被浮选出来。在这里所说的浮选过程是以这样的方式利用了在纤维材料与所不希望的固体颗粒之间的差别，即，将纤维材料基于其亲水性保留在纤维材料悬浮液内，而所提及的固体材料微粒是疏水的，因而它们与气泡一起进入泡沫内。除印刷油墨微粒外还存在许多其他的疏水性物质，可通过浮选与纤维材料分离。这样的物质尤其是指粘接剂、细小的塑料颗粒以及可能还有树脂。当通过浮选法使纤维与杂质分离，也就是说不应剔出所有的纤维材料微粒时，人们称之为选择性浮选。同样被利用的术语“浮选法去油墨(Hotationsdeinking)”通常不仅用于去除印刷油墨微粒，也通常用于从纤维材料悬浮液中选择性浮选杂质。
现有技术涉及的纤维材料悬浮液浮选法已经得到长足的进步。因此已存在一些完全适用的、通过浮选去除大部分纤维材料微粒的技术方案。因为购置和运行浮选设备的费用比较昂贵，所以一个明确的目标是改进其效果或降低为达到同样的结果所必要的费用支出。
在用于浮选纤维材料悬浮液的方法及设备不断发展的过程中，尤其改变了悬浮液和气泡在浮选罐内的流向。在这里，一重要的流动原则是逆流导引，亦即采取流体力学措施，基本上与克服重力场上升的气泡的流动方向相反地导引所述纤维材料悬浮液。在最常见的情况下，其中浮选的动力是地心引力，也就是说：气泡向上升起，而纤维材料悬浮液向下流动。因此，“最脏的”悬浮液与已经被非常强烈地施加负荷的气泡接触以及沿途向下不断地变得越来越干净，在此过程中相遇的气泡也携带少量脏物。在此逆流原理中重要的是，最佳地彼此协调流动速度，以便获得尽可能好的浮选效果。
在1996年的纸张制造周刊第14/15期上刊登的由J.Kleuser和T.H.Egenes撰写的学术论文“用于处理废纸的新系统构件：改进及运行经验”(“Neue Systembausteine zur Aufbereitung von Altpapier：Entwicklung undBetriebserfahrungen”，J.Kleuser und T.H.Egenes，Wochenblatt fürPapierfabrikation 14/15，1996)的图4中描述了一个逆流浮选的简单示例。在这个示例中，材料的输入在一圆形浮选设备的上部三分之一部段内进行，而送气在下部段内直接在位于下方的物料出口之上进行。泡沫在浮选柱的最上面的部分内聚集和排出。例如由DE 19823053已知另一种方法。其中，在已形成的泡沫内添加纤维材料悬浮液。在此气泡和悬浮液也反方向地流动。
这类方法在工业界已得到广泛的应用。也就是说，在制备造纸所需的材料时，一些设备采用此方法运行并应有高产量的加工能力。这种方法所期望的以及如今也可以达到最优化的效果主要取决于在所采用的浮选罐内形成的流动速度。因此，在新型设备中要求容器的容积、横截面、管道等与所期望的产量相匹配。虽然这种匹配性在没有工艺缺点的情况下能实现并确保取得效果，但由于在生产这样的设备时不断采用新结构和加以改变，所以导致更高的成本。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是，进一步改进上述类型的浮选方法。使此方法的提纯效果和/或效率即使在产量不同时也应能尽可能方便地得以优化。
上述技术问题是通过一种在使用一直立式浮选罐的情况下从水状纤维材料悬浮液中去除杂质的方法得以解决的，在浮选罐内所述纤维材料悬浮液以一壅积高度积聚在该浮选罐底部上方，在此方法中，借助气泡形成一在积聚的纤维材料悬浮液内克服重力场上升的气泡流，在这种情况下，所述纤维材料悬浮液逆着所述气泡流的上升方向流动通过该气泡流，以及以被纯化的形式作为物料被排出，以及所述杂质附着在气泡上并且随后与气泡一起排入到一浓缩的浮选泡沫内，按照本发明，所述浮选罐的横向于所述气泡流的流动截面在至少一个纵侧上至少80％是直线型的；以及该纵侧的长度至少是宽侧的宽度的1.5倍，优选至少是2倍。
通过上述特征，可以在浮选罐中形成均匀的流动，因为基于所选择的长/宽比基本上避免了有害的涡流，也就是说可以以最佳方式形成所述悬浮液与气泡流的反向流动。此外还提供了一个优点，即整个浮选设备可方便地由模块构成，在此这些模块是指单个的浮选罐。这些模块以简单的方式在它们的纵侧组装在一起。在所述方法的这种设计中，这些借助它们应该实施浮选步骤(例如一次或二次浮选)的模块平行地运行。当在一个级中流量较大时相应地使用更多的模块，以及在流量较小时相应地使用较少的模块。因此不再需要进行新的昂贵的优化试验。
按照本发明的方法可以应用在按照现有技术说明的各种形式中。其中，例如可以直接将待浮选的纤维材料悬浮液供入到处于浮选罐内的液体中，或在所述液体的上方供入到所述泡沫区域内，亦即按照已提及的DE19823053所述的那样。因为在后一种所述类型的方法中所述纤维材料悬浮液被供入到上升的泡沫内，所以它遭遇一已形成的带有在本身气泡与在气泡之间液体通道的组合体。以此方式可特别有利地实现逆流原则。
附图说明
下面借助附图阐述本发明及其优点。附图中：
图1表示实施本发明方法的示意图；
图2表示一适用于本发明方法的浮选设备视图；
图3表示两个模块组的连接示例；
图4表示本发明方法的一种变型方案；
图5表示本发明方法的包括泡沫再循环在内的一种实施方式。
具体实施方式
在图1中以剖开侧视图表示浮选罐4。在这里，纤维材料悬浮液S通过在上方位置较高的分配管7被供入到已处于浮选罐4内的纤维材料悬浮液中。只零星画出的气泡1形成一气泡流2。所加入的纤维材料悬浮液S现在逆气泡流2的上升方向流动穿过它们，以及以纯化后的形式作为物料S′通过物料出口8从浮选罐4中排出。在这里，流动截面保持基本相同。所含的杂质按本身已公知的方式积聚在气泡1上并向上导入一浓缩的浮选泡沫3内，浮选泡沫3的容积内有至少74％是气体。泡沫在浮选罐4内被拦阻在一通常有可调的溢流堰的泡沫槽11处。在浮选罐4内浮选泡沫3下方的悬浮液具有一壅积高度H。在图示的实施例中通过一送气回路9对悬浮液进行送气，该送气回路9的功用在于，抽出一部分纤维材料悬浮液，在送气构件10内与气体混合，然后在略深的部位(也可以是一个更高的部位)重新被用泵抽回到浮选罐4内。由表示总共三个浮选罐4的俯视剖开示意图2可以看出，具有长度L的纵侧5和具有宽度B的宽侧6。所述长度与宽度之比对于实施本发明具有决定性的意义。所述比应当至少等于1.5，当此比值大于至少3时可达到特别好的浮选效果。多根分配管7用于将输入的纤维材料悬浮液S均匀地分布在流动截面上。这些分配管优选地制有孔，但也可以通过其他的分配系统代替。
已知可以在给定的流动截面中通过改变长/宽比来改变液流直径。液流直径按下列公式计算：4倍横截面积除以湿周。在横截面为圆形时液流直径最大，并可通过权利要求书中所述措施显著减小。由此使浮选罐内的悬浮液平稳化以及提高所述方法的效能。在流动截面为4m2的例子中，在迄今常见的圆形截面的情况下，液流直径约为2.3m。若反之选择L＝4m或B＝1m的矩形，则液流直径约1.6m。若出于经济性的原因选择一更大的8m2流动截面积，则液流直径在圆形截面时为3.19m，以及在L＝4m和B＝2m的矩形截面时只有2.67m。
在许多情况下可获得另一个优点，因为通过流动截面的这种设计不仅决定性地改善了在浮选罐4内的液流状况，而且也提供了一种简单的模块式地构造整个浮选设备的方法。由于浮选罐全部或至少大部分是直的侧面边界，所以可以通过将模块在纵侧相邻接地并列安装。有时在采用方形容器时会出现的鼓突问题在接触面上不再会出现。容器壁在模块之间并一定是贯通的，它们也可以有一些孔，例如设在浮选罐4的底部区内。若没有这些孔可以在模块内形成均匀的流动，则它们也可以完全取消。
图3示意性地表示出一种并联和串联的混合方法。按照该实施方式，三个浮选罐模块分别平行地运行，也就是说，在第一组16内向三个浮选单元供给相同的纤维材料悬浮液S。这三个模块的通过浮选产生的物料S′汇合，并通过一泵15供给仍为三个模块的第二组17。在这里，泵15也可以用于向物料S′重新送气。在这样的设备中本发明的优点也同样得以发挥。图3所示的方法应理解为只是一示例。在应用两级作用原理时，此时第一级的废料(泡沫)被导入到第二级的进口，则也可以使用唯一的一个由模块组成的设备。
如已提及并在图4中所表示的那样，也可以将纤维材料悬浮液S直接加入到所述上升的泡沫12内。由此，将悬浮液非常猛烈地混入到直接处于分配管7下面的泡沫12中，这导致改变了泡沫气泡。由于液体供入，在此区域内气泡成球形。在分配管7上方，气体含量大于74％以及泡沫气泡具有多面体形状。在泡沫12的下方构成一个限定所述壅积高度H的界面14。在该界面14下面，气体含量小于50％。也可以形成一个过渡区替代所述界面。在此所示的实施例中，用于形成气泡1所需的气体G被直接吹入悬浮液内。当然，这种方法也可以应用在其他所示的浮选设备中。浓缩的泡沫3基于存在的过压通过一竖管13被从浮选罐4′中向上压出。
在许多情况下所述方法这样实施：在一个级内只进行唯一的一次流动通过一浮选罐。一个浮选级的多个浮选罐并联而非串联，所以产生的浮选泡沫3实际上在各处都具有相同的质量。有利的是，该泡沫的一个分流3′可以再回流到所述浮选罐4的进口，如在图5中示意(侧视图)表示的那样。在这里未循环回流的浮选泡沫浓缩，这大大地减轻了废料的处理和存放。为了优化所述方法可这样调整所述再回流的分流3′的流量，使得在对质量有所要求的情况下使材料的损失降到最低程度。为此，在这里将在流出物料S′内的一质量传感器20的信号(例如白度)传输给一调节器19，该调节器19通过一调节阀18改变所述分流3′。一种与之不同的方案是借助一流量计21并与测量泡沫的密度相结合地调整泡沫量，此时再次调控所述调节阀18。

Claims (16)

1.一种通过使用一直立式浮选罐(4、4′)从水状纤维材料悬浮液(S)中去除杂质的方法，在浮选罐内所述纤维材料悬浮液(S)以一壅积高度(H)积聚在该浮选罐(4)底部上方，按此方法，借助气泡(1)形成一在积聚的纤维材料悬浮液(S)内克服重力场上升的气泡流(2)，在这种情况下，所述纤维材料悬浮液(S)逆着所述气泡流(2)的上升方向流动通过该气泡流，以及以被纯化的形式作为物料(S′)被排出，以及所述杂质附着在气泡(1)上并且随后与气泡(1)一起排入到一浓缩的浮选泡沫(3)内，其特征在于，所述浮选罐(4、4′)的横向于所述气泡流(2)的流动截面在至少一个纵侧(5)上至少80％是直线型的；以及该纵侧(5)的长度(L)至少是宽侧(6)的宽度(B)的1.5倍，优选至少是2倍。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述长度(L)至少是所述宽度(B)的3倍。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述流动截面基本上是矩形。
4.按照上述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述流动截面的液流直径不大于2.7m。
5.按照上述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将所述纤维材料悬浮液(S)在所述壅积高度(H)的下半部分的上方供入。
6.按照上述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，将所述纤维材料悬浮液(S)沿至少80％的流动截面均匀分布地供入所述浮选罐(4，4′)内。
7.按照上述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，采用至少两个同样大小的浮选罐(4、4′)，它们在其纵侧(5)处相互接触并且互相并联。
8.按照上述权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，采用一种基本上由一些相同大小的浮选罐(4、4′)组成的浮选设备。
9.按照权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述浮选罐(4、4′)在所述相互接触的纵侧(5)设计为敞开式。
10.按照上述权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，将所述待浮选的纤维材料悬浮液(S)直接加入到所述上升的浮选泡沫(12)内。
11.按照上述权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，不充气地输入所述待浮选的纤维材料悬浮液(S)以及在所述输入位置下方进行充气。
12.按照上述权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，充气地输入所述待浮选的纤维材料悬浮液(S)以及在输入位置下方充入部分气体。
13.按照上述权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述悬浮液输入到所述浮选罐(4、4′)内的输入高度是可调的
14.按照上述权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，可以调整所输入的空气量。
15.按照上述权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，将所述浮选泡沫(3)的一分流(3′)回引到所述浮选罐(4、4′)的入口。
16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，调节所述分流(3′)。
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