DE102009040318A1

DE102009040318A1 - Method for removing impurities from waste paper suspension, involves forming suspension jet, and pulling surface of suspension jet accessible to supplied gas during or after discharge from jet forming channel

Info

Publication number: DE102009040318A1
Application number: DE102009040318A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Störzer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-09-05
Filing date: 2009-09-05
Publication date: 2011-03-10
Also published as: CN201891043U

Abstract

The method involves forming a suspension jet by a jet forming channel (3) in a mixing apparatus (1), where gas is supplied to the suspension jet for production of gas bubbles. A portion of impurities is discharged from ventilated fiber suspension (S') with a flotation froth (2). A surface of the suspension jet accessible to the supplied gas is pulled during or after discharge from the jet forming channel. The suspension jet is accelerated at a middle flow rate and in a flow cross-section narrowing in a flow direction of sections. An independent claim is also included for a device for removing impurities from an aqueous fiber suspension.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Störstoffen aus einer wässrigen Papierfasersuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for removing contaminants from an aqueous paper fiber suspension according to the preamble of claim 1.

Durch Flotation wird ein auszuscheidende Stoffe enthaltender Schaum oder Schwimmschlamm gebildet. Ein typischer Anwendungsfall für solche Verfahren ist die Aufbereitung von einer aus bedrucktem Altpapier gewonnenen Suspension, in der die Druckfarbenpartikel bereits von Fasern abgelöst sind, so dass sie sich ausflotieren lassen. Der hier beschriebene Flotationsvorgang nutzt die Unterschiede zwischen Papierfaserstoff und unerwünschten Störstoffteilchen in der Art, dass der Faserstoff auf Grund seines eher hydrophilen Charakters in der Fasersuspension verbleibt, während die angesprochenen Störstoffteilchen hydrophob sind und deshalb zusammen mit den Luftblasen in den Schaum gelangen. Weil dabei nicht alle Feststoffe ausflotiert, sondern Fasern von Verunreinigungen getrennt werden, spricht man von selektiver Flotation. Der ebenfalls benutzte Begriff „Flotationsdeinking” wird in der Regel nicht nur für die Entfernung von Druckfarbenpartikeln (ink = Druckfarbe), sondern auch allgemeiner für die selektive Flotation von Verunreinigungen aus Fasersuspensionen verwendet. Solche Stoffe sind insbesondere Kleber, feine Kunststoffpartikel und eventuell auch Harze.By flotation, a foam or floating sludge containing excreted substances is formed. A typical application for such processes is the treatment of a suspension obtained from printed recovered paper in which the ink particles are already detached from fibers, so that they can be floated. The flotation process described here exploits the differences between paper pulp and unwanted contaminant particles in such a way that the pulp remains in the fiber suspension due to its rather hydrophilic character, while the impurities mentioned are hydrophobic and therefore enter the foam together with the air bubbles. Because not all solids are floated out, but fibers are separated from impurities, this is called selective flotation. The term "flotation deinking", which is also used, is generally used not only for the removal of ink particles (ink), but also more generally for the selective flotation of impurities from fiber suspensions. Such substances are in particular adhesives, fine plastic particles and possibly also resins.

Der Stand der Technik bezüglich Flotationsverfahren für Fasersuspensionen ist bereits sehr weit fortgeschritten. Daher gibt es Lösungen, welche durchaus geeignet sind, einen großen Teil der Feststoffpartikel durch Flotation zu entfernen. Das gilt besonders für Verfahren, bei denen die Faserstoffdichte (Anteil der Fasern an der Gesamtmasse der Fasersuspension) der zu flotierenden Fasersuspension bei ca. 1% liegt. Höhere Faserstoffdichten (z. B. 1,2 bis 2,5%) führen bisher in der Regel zu einem Effektivitätsverlust, z. B. geringerem Endweißgrad und/oder höherem Schmutzpunktgehalt. Die Begasung der zu flotierenden Suspension (als Gas wird im Allgemeinen Luft verwendet) erfolgt in einer dafür spezifizierten Mischvorrichtung durch Zumischung des Flotationsgases nach dem Injektorprinzip. Dabei wird das Gas von der strömenden Suspension angesaugt und mit der Suspension vermischt. Dabei wird dazu mindestens ein Suspensions-Freistrahl gebildet. Außerdem muss das Gas in Form von definierten Gasblasen möglichst gleichmäßig in der Suspension verteilt und mit den auszuflotierenden Feststoffteilchen in Kontakt gebracht werden.The state of the art regarding flotation processes for fiber suspensions is already very advanced. Therefore, there are solutions that are quite suitable to remove a large part of the solid particles by flotation. This is especially true for processes in which the fiber density (fraction of the fibers in the total mass of the fiber suspension) of the fiber suspension to be floated is about 1%. Higher pulp densities (eg 1.2 to 2.5%) have so far usually led to a loss of effectiveness, eg. B. lower Endweißgrad and / or higher dirt content. The gassing of the suspension to be floated (gas is generally air used) takes place in a mixing device specified for this purpose by admixing the flotation gas according to the injector principle. The gas is sucked in by the flowing suspension and mixed with the suspension. In this case, at least one suspension free jet is formed. In addition, the gas must be distributed as uniformly as possible in the form of defined gas bubbles in the suspension and brought into contact with the solid particles auszuflototchen.

Bekannte Mischvorrichtungen weisen mindestens eine abrupte Querschnittserweiterung (Stufensprung) auf, um die Suspension zu verwirbeln und dadurch das Eindringen des Gases zu verstärken. Außerdem wird der Suspensionsfluss in eine Vielzahl von parallelen Einzelstrahlen aufgeteilt, wozu meistens eine Lochplatte mit zylindrischen Öffnungen verwendet wird.Known mixing devices have at least one abrupt cross-sectional enlargement (incremental step) in order to swirl the suspension and thereby increase the penetration of the gas. In addition, the suspension flow is divided into a plurality of parallel individual jets, for which purpose a perforated plate with cylindrical openings is mostly used.

Die DE 31 20 202 A1 , beschreibt einen Injektorapparat bei dem eine Ansaugung von Luft aus dem Inneren der Flotationszelle erfolgt sowie die Bildung von zur Flotation benötigten Luftblasen.The DE 31 20 202 A1 describes an injector apparatus in which a suction of air from the interior of the flotation cell takes place and the formation of air bubbles required for flotation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Effektivität des Verfahrens weiter zu verbessern. Insbesondere soll es möglich werden, dass auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen, z. B. bei Faserstoffdichten, die höher (bei ca. 1,2 bis 2,5%) liegen als üblich (ca. 1%) eine gute Gaseinmischung und Gasblasen im vorteilhaften Größenspektrum erreicht werden.The invention is based on the object to further improve the effectiveness of the process. In particular, it should be possible that even under unfavorable operating conditions, eg. B. at pulp densities higher (at about 1.2 to 2.5%) than usual (about 1%) a good gas mixing and gas bubbles are achieved in the advantageous range of sizes.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Der Unteransprüche 21 bis 27 beschreiben vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.The subclaims 21 to 27 describe advantageous devices for carrying out the method.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, den fließenden Suspensionsstrahl so zu gestalten, dass das zugegebene Gas nach dem Austritt aus dem Strahlbildungskanals leichter in die Oberfläche eindringen kann. Das wird durch Destabilisierung, also das Aufreißen oder Aufplatzen des Strahles erreicht. Dadurch wird die Reibung zwischen Suspension und Gas deutlich erhöht, weshalb der Strahl mehr Gas aufnimmt. Um das Aufreißen oder Aufplatzen des Strahles zu erreichen, werden zusätzliche Turbulenzen erzeugt oder vorhandene Turbulenzen verstärkt. Möglichkeiten hierzu bieten:

1. Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Suspensionsstrahles und/oder
2. speziell ausgestaltete Führungsfläche(n) der suspensionsberührten Wandungen des Strahlbildungskanals und/oder
3. speziell ausgestaltete Führungsfläche der suspensionsberührten Wandungen des dem Strahlbildungskanal stromabwärts folgenden Bereiches der Mischvorrichtung.

With the aid of the method according to the invention, it is possible to design the flowing suspension jet so that the added gas can more easily penetrate into the surface after it leaves the jet-forming duct. This is achieved by destabilization, ie the rupture or bursting of the beam. This significantly increases the friction between the suspension and the gas, which is why the jet absorbs more gas. To achieve the rupture or bursting of the jet, additional turbulence is created or existing turbulence is enhanced. Possibilities to offer:

1. increase the flow velocity of the suspension jet and / or
2. specially designed guide surface (s) of the suspension-contacting walls of the beam-forming channel and / or
3. Specially designed guide surface of the suspension-contacting walls of the jet-forming channel downstream region of the mixing device.

Zu 1:To 1:

Üblicherweise wird eine mit Papier- oder Zellstofffasern erzeugte Suspension in Rohrleitungen mit einer über den Strömungsquerschnitt gemittelten Strömungsgeschwindigkeit von ca. 2 m/s transportiert. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Strahlbildungskanal unmittelbar vor der Begasung eine erhebliche Beschleunigung, vorzugsweise auf über 10 m/s bis 15 m/ vorgenommen werden, was das Aufreißen oder Aufplatzen des Strahles bei und nach dem Austritt aus dem Strahlbildungskanal begünstigt. Weitere turbulenzerhöhende Maßnahmen können besonders wirksam in Kombination mit dieser Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt werden.Usually, a suspension produced with paper or cellulose fibers is transported in pipelines with a flow velocity averaged over the flow cross section of about 2 m / s. When using the method according to the invention can be made in the beam forming channel immediately before the gassing a significant acceleration, preferably to about 10 m / s to 15 m /, which is the rupture or bursting of the beam during and after exiting the Beam forming channel favors. Further turbulence-increasing measures can be carried out particularly effectively in combination with this increase in the flow rate.

Zu 2:To 2:

Raue Führungsflächen, erzeugt z. B. mit Hilfe von Riefen, Rillen, Nuten, Blindlöchern, Erhebungen, können den durch die Führungsflächen geführten Suspensionsstrahl destabilisieren.Rough guide surfaces, generates z. B. by means of grooves, grooves, grooves, blind holes, surveys, can destabilize the guided through the guide surfaces suspension jet.

Raue Oberflächen können auch drallerzeugend wirken, um das Aufreißen des Strahles weiter zu verstärken, z. B. wenn sie schraublinienförmig orientiert sind. Außerdem wird durch die bei der Strahlrotation auftretende Fliehkräfte das – leichtere – Gas in Richtung zum Zentrum des Strahles geführt.Rough surfaces can also act as swirling to further enhance the rupture of the jet, e.g. B. if they are oriented helically. In addition, due to the centrifugal forces occurring during jet rotation, the lighter gas is guided in the direction of the center of the jet.

Eine weitere Möglichkeit liegt darin, den beschleunigten Suspensionsstrahl durch einen Abschnitt mit sich stetig erweiternden Strömungsquerschnitt zuführen, um seinen Außendurchmesser und damit seine dem Gas zugängliche Außenfläche zu vergrößern.Another possibility is to feed the accelerated suspension jet through a section with a continuously widening flow cross-section in order to increase its outer diameter and thus its gas-accessible outer surface.

Zu 3:To 3:

Raue Führungsflächen, erzeugt z. B. mit Hilfe von Riefen, Rillen, Nuten, Blindlöchern, Erhebungen, können den freien Suspensionsstrahl (nach Austritt aus dem Strahlbildungskanals) verwirbeln und destabilisieren, wenn er auf diese Flächen auftrifft. Dabei ist der Strahl vom bereits zugegebenen Gas umgeben, kann dieses also in sich aufnehmen.Rough guide surfaces, generates z. B. by means of grooves, grooves, grooves, blind holes, surveys, can swirl the free suspension jet (after exiting the beam forming channel) and destabilize when it hits these surfaces. The jet is surrounded by already added gas, so it can absorb it.

Eine weitere Möglichkeit liegt darin, den begasten Suspensionsstrahl durch mehrere, insbesondere zwei oder drei sprunghaft sich erweiternde Strömungsquerschnitte („Stufensprünge”) zuführen, um zusätzliche Wirbel zu erzeugen.Another possibility is to feed the gassed suspension jet through a plurality of, in particular two or three, suddenly expanding flow cross sections ("step jumps") in order to generate additional vortices.

Von besonderem Vorteil ist, dass das neue Verfahren im Bedarfsfall auch mit einer höheren Faserstoffdichte der Fasersuspension durchgeführt werden kann (ca. 1,2 bis 2,5%), die an sich einen erhöhten Widerstand als die übliche Faserstoffdichte (ca. 1%) gegen die Vermischung mit Gasblasen und deren gleichmäßige Verteilung hervorruft.Of particular advantage is that the new process can be carried out in case of need also with a higher fiber density of the fiber suspension (about 1.2 to 2.5%), which in itself an increased resistance than the usual fiber density (about 1%) against mixing with gas bubbles and their uniform distribution causes.

Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, dass die dazu erforderlichen apparativen Änderungen leicht vorzunehmen sind. In günstigen technischen Ausführungen von Flotationsapparaten werden die Strahlbildungskanäle in einer oder mehreren Lochplatten gebildet, die eine größere Anzahl zylindrischer, in Sonderfällen auch ovaler Bohrungen, in der Regel mit untereinander gleichen Abmessungen aufweisen. Solche Lochplatten bieten dem Gas Zutritt an der Seite, an der die Suspensionsstrahlen aus den Löchern austreten. Um das Verfahren anzuwenden, kann der Austausch dieser Lochplatte bzw. Lochplatten bereits ausreichen. Einige Möglichkeiten zur Ausgestaltung geeigneter Lochplatten werden noch beschrieben.Another advantage of the new method is that the necessary apparatus changes are easy to make. In favorable technical versions of flotation, the beam forming channels are formed in one or more perforated plates, which have a larger number of cylindrical, in special cases, oval holes, usually with mutually same dimensions. Such perforated plates provide access to the gas at the side where the suspension jets exit from the holes. To use the method, the replacement of this perforated plate or perforated plates may already be sufficient. Some possibilities for the design of suitable perforated plates will be described.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von schematischen Zeichnungen. Dabei zeigen:The invention and its advantages will be explained with reference to schematic drawings. Showing:

1 eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Flotationszelle; 1 a suitable for carrying out the method according to the invention flotation cell;

2 Schnitt durch eine Mischvorrichtung; 2 Section through a mixing device;

3–12 jeweils Varianten zur Ausgestaltung des zur Mischvorrichtung gehörenden Strahlbildungskanals; 3 - 12 variants for the design of the mixing device belonging to the beam forming channel;

13 ein spezielles zur Mischvorrichtung gehörendes Diffusorteil; 13 a special part of the diffuser belonging to the mixing device;

14-17 verschiedene Mischvorrichtungen mit nicht kreisförmigen Strömungsquerschnitten. 14 - 17 various mixing devices with non-circular flow cross sections.

In 1 ist der Schnitt durch einen Flotationsbehälter 10 mit ovalem Querschnitt dargestellt, einer Form, die sich als besonders günstig erwiesen hat. Die Fasersuspension S wird unter einem Druck, der über dem der Umgebung liegt, von oben in die Mischvorrichtung 1 eingepumpt. Mit Vorteil ist die Mischvorrichtung 1 exmittig im Flotationsbehälter 10 angeordnet und taucht in die belüftete Fasersuspension S' ein. Die Mischvorrichtung 1 enthält mindestens einen Strahlbildungskanal 3, der vorzugsweise eine Kreisfläche, eventuell auch eine Ellipse als Strömungsquerschnitt aufweist. Nähere Einzelheiten zu Ausgestaltung und Wirkung dieses Strahlbildungskanals 3 werden an Hand weiterer Figuren erläutert. In den meisten Fällen enthält eine solche Mischvorrichtung mehrere parallel durchströmte Strahlbildungskanäle, in denen also die zugeführte Fasersuspension S aufgeteilt wird. Von dem im Strahlbildungskanal 3 gebildeten Suspensionsstrahl wird das Gas 6 durch Injektionswirkung angesaugt und mit der Fasersuspension S vermischt. Das Gas 6 kann aus dem Flotationsbehälter 10 oberhalb des Flotationsschaumes 2 direkt entnommen werden. Zur weiteren Vermischung von Gas und Suspension dient ein Mischkanal 7, der noch in der Mischvorrichtung 1 liegt. Er endet hier stromabwärts in einem Umlenkdiffusor 11, in dem eine Umlenkung der begasten Suspension um etwa 90 Grad in die Waagerechte und eine Verteilung auf den ganzen Umfang (360 Grad) erfolgt.In 1 is the section through a flotation tank 10 shown with oval cross section, a shape that has proven to be particularly favorable. The fiber suspension S is at a pressure which is higher than that of the environment from above into the mixing device 1 pumped. Advantageously, the mixing device 1 exmittently in the flotation tank 10 arranged and immersed in the aerated fiber suspension S '. The mixing device 1 contains at least one beam forming channel 3 , which preferably has a circular area, possibly also an ellipse as a flow cross-section. Further details on the design and effect of this beam forming channel 3 will be explained with reference to other figures. In most cases, such a mixing device contains a plurality of jet-forming channels through which the fed-in fiber suspension S is divided. From that in the beam forming channel 3 formed suspension jet is the gas 6 aspirated by injection action and mixed with the fiber suspension S. The gas 6 can from the flotation tank 10 above the flotation foam 2 be taken directly. For further mixing of gas and suspension is a mixing channel 7 who is still in the blender 1 lies. It ends here downstream in a diverting diffuser 11 , in which a deflection of the fumigated suspension by about 90 degrees in the horizontal and a distribution over the entire circumference (360 degrees) takes place.

Der feststoffhaltige Flotationsschaum 2 wird in einer Schaumrinne 12 gesammelt und entsorgt, weiterverarbeitet oder dem Flotationsbehälter einer weiteren Flotationsstufe (nicht dargestellt) zugeführt. Die durch Flotation gereinigte Fasersuspension, also der Gutstoff A wird hier aus dem unteren Teil des Flotationsbehälters 10 abgeführt, der entweder in einer weiteren Flotationszelle erneut flotiert oder in den nächsten Prozessschritt der Stoffaufbereitung geführt wird.The solids-containing flotation foam 2 is in a foam channel 12 collected and disposed of, further processed or the flotation of another flotation (not shown) supplied. The fiber suspension purified by flotation, ie the accepts A, is here from the lower part of the flotation tank 10 discharged, which is either re-floated in another flotation cell or in the next process step of stock preparation is performed.

2 zeigt den Schnitt durch eine Mischvorrichtung 1. Die Suspension S fließt durch den Strahlbildungskanal 3. Bei ihrem Austritt als Suspensionsstrahl 4 erreicht sie einen offenen Bereich, zu dem das Gas 6 Zutritt hat. Das Aufreißen oder Aufplatzen des Suspensionsstrahles 4 führt zu den bereits beschriebenen vorteilhaften Wirkungen. Der Suspensionsstrahl 4 wird dann im stromabwärts angeordneten Mischkanal 7 weitergeführt. Die Vermischung der Suspension mit Gasblasen und das Anlagern der Feststoffe an die Gasblasen kann darin durch Erweiterung des Strömungsquerschnittes weiter verbessert werden. So ist hier im Mischkanal 7 eine sprunghafte Erweiterungen 14 (Stufensprung) vorhanden, die zu lokal begrenzten Wirbeln führt. Diese Wirbel erhöhen zwar den Druckverlust und damit den Energiebedarf des Verfahrens, liefern aber insbesondere die zum Zerkleinern von zu groß geratenen Gasblasen und/oder die zum Anlagern der Störstoffe an die Gasblasen benötigte Energie. Je nach Bedarf können auch mehrere Stufensprünge in einem Strömungskanal von Vorteil sein. 2 shows the section through a mixing device 1 , The suspension S flows through the jet-forming channel 3 , At its exit as a suspension jet 4 it reaches an open area to which the gas 6 Has access. The tearing or bursting of the suspension jet 4 leads to the advantageous effects already described. The suspension jet 4 is then in the downstream mixing channel 7 continued. The mixing of the suspension with gas bubbles and the attachment of the solids to the gas bubbles can be further improved therein by extending the flow cross-section. So here is in the mixing channel 7 a jumpy extensions 14 (Increment), which leads to localized vertebrae. Although these vortices increase the pressure loss and thus the energy requirements of the process, but provide in particular the required for crushing too large a gas bubbles and / or the energy required for attaching the impurities to the gas bubbles. Depending on requirements, multiple increments in a flow channel can also be advantageous.

Der Strahlbildungskanal 3 in den 3 und 4 besteht jeweils aus zwei Abschnitten, wobei der in Strömungsrichtung erste Abschnitt als Beschleunigungsbereich ausgebildet ist, in dem sich der Strömungsquerschnitt verkleinert. Vorteilhafterweise wird dabei der Strömungsquerschnitt so weit reduziert, dass eine mittlere Strahlgeschwindigkeit von 10 bis 15 m/s erreicht wird. Der Strahlbildungskanal 3 kann in technischen Apparaturen zur Ausführung des Verfahrens Teil einer Lochplatte sein, was hier nur bei der 3 angedeutet, aber natürlich auch bei den anderen Varianten möglich ist. 3 zeigt für diesen ersten Abschnitt eine – einfach herzustellende – konische Verengung, während eine konkave Form (4) des Längsschnitts durch die Öffnung energetische Vorteile bei der Umwandlung von Druck- in Bewegungsenergie bieten kann. Das kann auch die Form einer Laval-Düse sein.The beam forming channel 3 in the 3 and 4 each consists of two sections, wherein the first section in the flow direction is formed as an acceleration region, in which the flow cross-section decreases. Advantageously, the flow cross section is reduced so much that an average jet velocity of 10 to 15 m / s is achieved. The beam forming channel 3 may be part of a perforated plate in technical apparatuses for carrying out the method, which is here only in the 3 indicated, but of course also in the other variants is possible. 3 shows for this first section a - easy to produce - conical constriction, while a concave shape ( 4 ) of the longitudinal section through the opening can provide energy advantages in the conversion of pressure into kinetic energy. This can also be the form of a Laval nozzle.

Der zweite Abschnitt des Strahlbildungskanals 3 beeinflusst den Winkel, mit dem sich der austretende Strahl öffnet. Er kann z. B. zylindrisch sein (3) oder sich erweitern, z. B. konisch (4). Für die Länge L2 dieses Abschnittes sind 1 bis 20 mm anzustreben und für den Konuswinkel α (4) 3 bis 10 Grad, eventuell auch bis 30 Grad. Wird dieser Konuswinkel α relativ flach gehalten, z. B. nicht größer als 8 Grad, kann sich der Suspensionsstrahl an die Konuswandung anlegen und breiter werden. 5 zeigt die Kombination dieser beiden Maßnahmen, wobei Verhältnis der Längen L2/L3 (zylindrisch/konisch) mit Vorteil auf 0,1 bis 10 gewählt wird. Gemäß 6 weist der zweite Abschnitt in seinem stromabwärtigen Teil einen Stufensprung 14 auf, der ein Durchmesserverhältnis D3/D2 zwischen 1,1 und 3, mit besonderem Vorteil 1,2 bis 2 aufweisen kann. Beim Beispiel in 7 ist der stromabwärtige Teil des zweiten Abschnittes nach dem Stufensprung 14 ähnlich wie in den 4 und 5 konisch ausgestaltet.The second section of the beamforming channel 3 affects the angle at which the exiting jet opens. He can z. B. be cylindrical ( 3 ) or expand, eg. Conical ( 4 ). For the length L2 of this section, aim for 1 to 20 mm and for the cone angle α ( 4 ) 3 to 10 degrees, possibly up to 30 degrees. If this cone angle α held relatively flat, z. B. not greater than 8 degrees, the suspension jet can invest in the Konuswandung and be wider. 5 shows the combination of these two measures, whereby ratio of the lengths L2 / L3 (cylindrical / conical) with advantage on 0.1 to 10 is selected. According to 6 the second section has a step change in its downstream part 14 on, which may have a diameter ratio D3 / D2 between 1.1 and 3, with particular advantage 1.2 to 2. In the example in 7 is the downstream portion of the second section after the increment 14 similar in the 4 and 5 conical.

8 zeigt eine Möglichkeit, den mit hoher Geschwindigkeit strömenden Suspensionsstrahl im dem Beschleunigungsbereich folgenden Abschnitt des Strahlbildungskanals (3) mit einer rauen Oberfläche 13 in Kontakt zu bringen, wobei die Rautiefe vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 mm liegt. Dadurch werden in der vorbeiströmenden Suspension Turbulenzen erzeugt oder bereits vorhandene weiter verstärkt. Es gibt viele Möglichkeiten, um eine hierzu geeignete von Rauigkeit zu erzeugen (bereits erwähnt: Riefen, Rillen, Nuten, Blindlöcher, Erhebungen). Dabei kann die Rauigkeit auch auf einzelne Stellen beschränkt sein, z. B. nach 9 eine 1 mm tiefe Umfangsnut mit 2 mm Länge, um nur diese zu nennen. Entscheidend ist, dass eine signifikante „Störung” des Suspensionsflusses erzeugt wird. 8th 1 shows a possibility of the jet of jet stream flowing at high speed in the section of the jet-forming channel following the acceleration zone (FIG. 3 ) with a rough surface 13 to bring into contact, the roughness is preferably between 0.5 and 5 mm. As a result, turbulence is generated in the passing suspension or existing already amplified. There are many ways to create a suitable one from roughness (already mentioned: grooves, grooves, grooves, blind holes, surveys). The roughness may also be limited to individual locations, eg. B. after 9 a 1 mm deep circumferential groove with 2 mm length, just to name these. It is crucial that a significant "disturbance" of the suspension flow is generated.

Die Rauigkeit kann, wie die 10 und 11 zeigen die Strahlrichtung beeinflussen, z. B. nach 10 gleichrichtend wirken (und dabei die Oberfläche des Strahles vergrößern) oder nach 11 z. B. durch schraublinienförmige Nuten 16 einen Drall in Umfangsrichtung erzeugen. Ein solcher Drall lässt sich auch anders erzeugen, z. B. durch Erhebungen mit schräg zur Umfangsrichtung angestellten Führungsflächen. In 12 ist ein spezieller Strömungsquerschnitt dargestellt. Bei diesem Beispiel wird die Rauigkeit durch ein Sternprofil 15 erzeugt, vorzugsweise mit einer Rautiefe H zwischen 0,5 und 5 mm. Das Sternprofil 15 kann gerade oder mit einer Umfangskomponente, insbesondere schraublinienförmig durch den Kanal verlaufen (s. 11).The roughness can, like the 10 and 11 show the direction of the beam influence, z. B. after 10 rectifying (and thereby enlarge the surface of the beam) or after 11 z. B. by helical grooves 16 create a twist in the circumferential direction. Such a twist can also be generated differently, for. B. by surveys with obliquely to the circumferential direction employed guide surfaces. In 12 a special flow cross-section is shown. In this example, the roughness is due to a star profile 15 produced, preferably with a surface roughness H between 0.5 and 5 mm. The star profile 15 can run straight or with a peripheral component, in particular helically through the channel (s. 11 ).

Wie bereits erwähnt, kann es Vorteile bieten, den aus dem Strahlbildungskanal 3 ausgetretenen Suspensionsstrahl auf raue Oberflächen auftreffen zu lassen. Da hier bereits die Zufuhr des Gases 6 erfolgt ist, kann die intensive Verwirbelung durch die Rauigkeiten wesentlich zur besseren Gas-Flüssigkeits-Vermischung beitragen. Im mit der 13 gezeigten Beispiel ist ein Diffusorteil 17, das die Funktion des Mischkanals 7 erfüllt, mit rauen Oberflächen 13 und 13' versehen.As mentioned earlier, it can provide benefits from the blasting channel 3 leaked suspension jet to hit rough surfaces. Since here already the supply of the gas 6 is done, the intensive turbulence by the roughness can contribute significantly to better gas-liquid mixing. Im with the 13 example shown is a diffuser part 17 that the function of the mixing channel 7 met, with rough surfaces 13 and 13 ' Mistake.

Deren Ausgestaltung kann ähnlich vorgenommen werden, wie es bereits an Hand der 8 bis 12 erläutert wurde. Auch die beiden Stufensprünge 14 und 14' in diesem Diffusorteil 17 dienen der stärkeren Durchdringung des Suspensionsstrahles 4 mit Gas 6 sowie der Bildung und Verteilung geeigneter Gasblasen.Their design can be made similar, as it already on hand of 8th to 12 was explained. Also the two increments 14 and 14 ' in this diffuser part 17 serve the stronger penetration of the suspension jet 4 with gas 6 as well as the formation and distribution of suitable gas bubbles.

Vorzugsweise ist die Mehrheit der Strömungsquerschnitte in der Mischvorrichtung 1 kreisförmig, in besondere die des Strahlbildungskanals 3. Abweichungen hiervon können aber, insbesondere im Mischkanal 7 Vorteile bieten. Beispiele zeigen die 14 bis 17 in einer Darstellung, bei der die Blickrichtung gegen die Strömungsrichtung der Suspension gerichtet ist. Diese Beispiele zeigen, dass der Kanal nach dem Stufensprung quadratisch (14), dreieckig (15), sechseckig (16) oder fünfeckig (17) ausgebildet sein kann. Durch solche polygone Formen sind die Strömungsverhältnisse, über den Umfang des Suspensionsstrahles betrachtet ungleich, wodurch der Strahl weitere destabilisierende Impulse erhält, die das Aufreißen fördern. Dabei kann die Außenwand des stromaufwärtigen runden Strömungsquerschnitts Teile des Polygons berühren, so dass an diesen Stellen keine sprunghafte Erweiterung besteht.Preferably, the majority of the flow cross sections in the mixing device 1 circular, in particular those of the beam-forming channel 3 , Deviations from this but can, especially in the mixing channel 7 Offer benefits. Examples show the 14 to 17 in a representation in which the viewing direction is directed against the flow direction of the suspension. These examples show that the channel after the increment is square ( 14 ), triangular ( 15 ), hexagonal ( 16 ) or pentagonal ( 17 ) may be formed. By such polygonal shapes, the flow conditions, viewed over the circumference of the suspension jet unequal, whereby the beam receives further destabilizing pulses that promote the tearing. In this case, the outer wall of the upstream circular flow cross section touch parts of the polygon, so that there is no sudden expansion at these points.

Die in den 2 bis 17 gezeigten Varianten der Mischvorrichtungen sind als Ausführungsbeispiele zu verstehen, deren Merkmale auch anders miteinander kombiniert werden können als es hier konkret gezeichnet ist Bei Flotationsanlagen, die zur Papierproduktion eingesetzt werden, durchströmt die Fasersuspension zumeist mehrere Flotationszellen 10 nacheinander bis der geforderte Weißgrad erreicht ist.The in the 2 to 17 shown variants of the mixing devices are to be understood as embodiments whose characteristics can be combined differently with each other as it is specifically drawn here In flotation systems that are used for paper production, the fiber suspension flows through most of several flotation cells 10 in succession until the required whiteness is reached.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3120202 A1 [0005]

Claims

Process for removing contaminants with the aid of flotation foam ( 2 ) from an aqueous fiber suspension (S), in particular waste paper suspension, from which in at least one mixing device ( 1 ) by at least one beam forming channel ( 3 ) at least one suspension jet ( 4 ) to which gas bubbles ( 6 ), after which at least a portion of the contaminants is removed from the fumigated fiber suspension (S ') with the flotation foam, characterized in that the gas supplied to the ( 6 ) accessible surface of the suspension jet ( 4 ) at or after exiting the jet-forming channel ( 3 ) is torn open.

Process according to claim 1, characterized in that the suspension jet ( 4 ) in the beam forming channel ( 3 ) is accelerated to a mean flow velocity between 6 m / s and 20 m / s, preferably between 8 m / s and 15 m / s in a flow cross-section narrowing in the flow direction.

Process according to Claim 2, characterized in that the suspension jet ( 4 ) in the beam forming channel ( 3 ) is accelerated in a flow cross section which narrows steadily at least in sections in the flow direction.

A method according to claim 3, characterized in that the longitudinal section through the constriction has a concave shape.

Process according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the suspension jet ( 4 ) in the beam forming channel ( 3 ) is guided in the flow direction first by a narrowing and downstream by a constant flow cross-section with a length (L2) between 1 and 30 mm, preferably between 3 and 20 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the suspension jet ( 4 ) in the beam forming channel ( 3 ) is guided on the inlet side by a narrowing and outlet side by an expanding flow cross-section.

A method according to claim 6, characterized in that the outlet-side extension is conical and has a cone angle (α) between 2 and 30 degrees, preferably between 3 and 8 degrees.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fiber suspension (S) as a free jet with the gas ( 6 ) is brought into contact.

A method according to claim 8, characterized in that a free jet is formed whose cross-sectional area increases in the flow direction by at least 10%, preferably at least 30%.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the jet-forming channel ( 3 ) at least partially has a smooth surface.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by an at least partially rough surface ( 13 ) in the beam forming channel ( 3 ) microturbulences are generated or enhanced in the passing suspension.

Method according to claim 11, characterized in that the roughness of the surface ( 13 ) is produced by grooves, grooves, grooves, blind holes or elevations with a surface roughness (H) of at least 0.3 mm and at most 5 mm.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the jet-forming channel ( 3 ) has a circular flow cross-section at least over the major part of its length.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the suspension jet ( 4 ) after exiting the jet forming channel ( 3 ) into a mixing channel ( 7 ) to be led.

A method according to claim 14, characterized in that the inlet cross section of the mixing channel ( 7 ) is at least 10% larger than the outlet cross-section of the beam-forming channel ( 3 ).

A method according to claim 14 or 15, characterized in that the mixing channel ( 7 ) at least one increment ( 14 ' ), preferably at least two increments ( 14 ' ) having.

A method according to claim 14, 15 or 16, characterized in that the mixing channel ( 7 ) at least in places a rough surface ( 13 ' ) having.

A method according to claim 17, characterized in that the roughness of the surface ( 13 ' ) is produced by grooves, grooves, grooves, blind holes or elevations with a surface roughness (H) of at least 0.3 mm and at most 5 mm.

Method according to one of claims 14 to 18, characterized in that at least a part of the mixing channel ( 7 ) has a polygonal flow cross-section.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the fiber suspension (S) during the addition of the gas ( 6 ) a pulp density between 1.1% and 3%, preferably between 1.3% and 2.2% is set.

Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, which comprises at least one flotation tank ( 10 ) with at least one of a fiber suspension (S) through which at least one beam-forming channel ( 3 ) having mixing device ( 1 ) for the supply of gas ( 6 ) and also at least one discharge for the flotation foam formed ( 2 ) and at least one discharge line for the cleaned accept (A), characterized in that the stream-forming channel ( 3 ) is designed so that a fiber suspension (S) flowing through it is accelerated and swirled.

Apparatus according to claim 21, characterized in that the Strombildungskanal ( 3 ) on the inlet side has a narrowing in the flow direction flow cross section, downstream of which a constant, preferably cylindrical flow cross section with a length (L2) between 1 and 30 mm, preferably between 3 and 20 mm.

Apparatus according to claim 21 or 22, characterized in that the Strombildungskanal ( 3 ) has a conically widening in the flow direction flow cross-section with a cone angle (α) between 2 and 30 degrees, preferably between 3 and 8 degrees.

Apparatus according to claim 21, 22 or 23, characterized in that the flow-forming channel ( 3 ) an at least partially rough surface ( 13 ) having.

Apparatus according to claim 21, 22, 23 or 24, characterized in that the mixing device ( 1 ) downstream to the point of addition of the gas ( 6 ) at least one mixing channel ( 7 ) with an at least partially rough surface ( 13 ) having.

Apparatus according to claim 24 or 25, characterized in that the roughness is preferably generated by grooves, grooves, grooves, blind holes or elevations with a surface roughness (H) of at least 0.3 mm and at most 5 mm.

Apparatus according to claim 24, 25 or 26, characterized in that the roughness is generated by grooves, grooves, grooves or protrusions whose course or arrangement extend both in the axial direction and in the circumferential direction, whereby a helix is preferably formed.