DE1177465B

DE1177465B - Flotationsmaschine

Info

Publication number: DE1177465B
Application number: DEV16163A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Henrik Nisser; Dipl-Ing Wolfgang Breuninger
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1959-03-12
Filing date: 1959-03-12
Publication date: 1964-09-03

Description

Flotationsmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Flotationsmaschine, die insbesondere zur Entfernung von Druckfarbe aus Altpapier dient. Die Flotation beruht bekanntlich auf der Erkenntnis, daß eine Trennung von mit Wasser benetzbaren Stoffen von weniger oder nicht benetzbaren Stoffen in der Weise möglich ist, daß die mit Wasser unbenetzbaren Teilchen einer Aufschwemmung an in der Flüssigkeit befindlichen kleinen Luftblasen haften bleiben. Auf diese Weise erhalten die nicht oder wenig benetzbaren Teilchen einer Aufschwemmung einen zusätzlichen Auftrieb, so daß es möglich ist, diese Stoffe an der Oberfläche eines Behälters abzuschöpfen. Bei der Flotation von in Wasser aufgelöstem Altpapier bilden die Papierfasern den benetzbaren Stoff und die Druckfarbe den mit Wasser unbenetzbaren. Die Aufschwemmung wird mit Luft vermischt, damit sich die unerwünschten Farbstoffteilchen an der Oberfläche der Luftblasen festsetzen. Die Luftblasen steigen zusammen mit den auszuscheidenden Farbstoffteilchen nach oben und können an der Oberfläche abgeschöpft werden. Durch Zugabe von Chemikalien kann die Benetzbarkeit eines Stoffes in weiten Grenzen beeinflußt werden.
Bei den bekannten Einrichtungen wird zur Durchführung einer Flotation eine Flotationszelle, und zwar vorzugsweise eine sogenannte Rührwerkszelle verwendet. Es sind Rührwerkszellen bekannt, die in eine Rührkammer und eine Schaumkammer unterteilt sind, welche nebeneinander angeordnet sind. Der in der Rührkammer angeordnete Rührer (Laufrad) bringt den Graustoff in eine solch heftige Rotation, daß die Luft von der Oberfläche her mitgerissen und von dem Laufrad in dem Graustoff zerpeitscht wird. Der mit Luft durchsetzte Graustoff tritt dann durch Schlitze in die Schaumkammer über, in welcher die mit den Verunreinigungen behafteten Luftblasen nach oben steigen, wo sie mittels einer Abstreifvorrichtung abgeführt werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Rühr- und Schaumkammer übereinander statt nebeneinander anzuordnen und durch einen Beruhigungsrost voneinander zu trennen. Die Luft wird bei dieser Ausführung unter Druck über eine gesonderte Leitung von unten in der Nähe des Laufrades in die Rührkammer eingeführt.
Bei einer anderen bekannten Ausführung einer Rührwerkszelle ist nur eine Kammer vorhanden. Der Graustoff wird dem Laufrad durch ein auf die Laufraddrehachse hin gerichtetes Zuführrohr und die Luft durch ein die Laufradwelle umgebendes Rohr von oben zugeführt, wobei sich die Luft dann noch vor dem Laufrad mit dem Graustoff vermischt. Eine Weiterentwicklung dieser Einrichtung weist einen in Form eines Leitapparates um das Laufrad herum angeordneten Kranz feststehender Stege auf, durch welche die Feinverteilung der Luft im Graustoff verbessert wird.
Zur Erzielung einer guten Trennung von Schaum und Gutstoff weisen die Rührwerkszellen einen überlauf od. dgl. auf, über welchen der bei der Flotation entstehende, im wesentlichen aus den Luftblasen, den Verunreinigungen, den Flotationschemikalien und Wasser bestehende Schaum abgeführt wird, und einen weiteren Überlauf od. dgI. zur Ableitung des Gutstoffs. Der Gütstoffüberlauf ist dabei immer tiefer angeordnet als der Schaumüberlauf.
Gemäß der Erfindung wird .zur Verbesserung der bekannten Flotationszellen vorgeschlagen, dem Laufrad den Graustoff mit Drall zuzuleiten und vor dem Laufradeintritt eine diesem @ besonderen Zweck dienende Einrichtung, einen sogenannten Drallerzeuger, anzuordnen, der dem Graustoff die gleiche Drehrichtung wie das Laufrad erteilt. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise als ein dem Laufrad vorgeschaltetes Spiralgehäuse, als tangentialer Leitungszulauf zum Laufrad oder als ein Kranz am Behälter befestigter, zum Laufrad hinführender, entsprechend geformter Vorleitschaufeln ausgebildet sein.
Diese erfindungsgemäße Ausbildung der Graustoffzuleitung hat den wesentlichen Vorteil, daß alle Laufradflügel sehr gleichmäßig von Graustoff beaufschlagt werden und der Graustoff gleichmäßig mit feinverteilter Luft vermischt wird. Bei den bekannten Einrichtungen strömt dagegen die Aufschwemmung dem Laufrad über einen Krümmer od. dgl. zu. In einer Krümmerströmung werden aber die Laufradflügel, wie Untersuchungen gezeigt haben, zwangläufig ungleichmäßig beaufschlägt. Es entsteht dabei auch eine ungleichmäßige und ungleichartige Verteilung der Luftblasen im Graustoff. Die meisten der in einer solchen Zelle bekannter Bauart gebildeten Luftblasen sind relativ groß und weisen folglich nur eine kleine spezifische Oberfläche auf. Außerdem ist die Aufschwemmung an einzelnen Stellen stark lufthaltig, an anderen dagegen gänzlich frei von Luftblasen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Zuführleitung wird dagegen bereits im Laufradeintritt die Luft in kleine Blasen aufgespalten und eine Gleichmäßige Verteilung der kleinen Luftblasen im Graustoff erzielt. Gleichmäßige Verteilung möglichst kleiner Luftblasen im Graustoff ist ausschlaggebend für das erzielbare Ausmaß der Ausscheidung von Farbstoffteilchen aus der Papierfaseraufschwemmung, d. h., je feiner die Luftblasen verteilt und zerteilt sind, desto größer ist der Anteil des pro Minute in der Zelle ausgeschiedenen Farbstoffes. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Zelle ermöglicht daher eine Einschränkung der Zellenzahl einer Flotationsmaschine bei gleichem Farbstoffgehalt des Gutstoffs, selbst bei der hohen bei Faserstoffaufschwemmungen erforderlichen Verdünnung, am Ende des Flotationsvorgangs wie bei bekannten vielzelligen Flotationseinrichtungen.
Dadurch, daß der Drallerzeuger dem Graustoff die gleiche Drehrichtung aufprägt wie das Laufrad, ergibt sich der Vorteil, daß die Strömung bereits einen positiven Vordrall besitzt, wenn sie in das Laufrad gelangt. Durch diesen Vordrall wird der für den Antrieb des Laufrades erforderliche Arbeitsaufwand gegenüber dem Arbeitsaufwand bei axialer oder entgegen dem Drehsinn des Laufrades gerichteter Einströmung beträchtlich vermindert. In einer mehrzelligen Flotationsmaschine wird dadurch eine wesentliche Energieeinsparung erzielt.
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung werden die Zuführungsleitungen für Graustoff und Luft bis in das Laufrad hinein getrennt geführt. Zweckmäßigerweise wird ferner die Luftleitung innerhalb der Graustoffleitung in das Laufrad eingeführt und, vorzugsweise an ihrem Ende, düsenartig ausgebildet. Dadurch wird eine noch weitergehende Aufteilung der dem Graustoff beigemischten Luft erzielt.
Um die bestmögliche Aufspaltung der Luftblasen zu erreichen, wird um das Laufrad herum ein Feinverteiler angeordnet, der in an sich bekannter Weise als ein in Form eines Leitapparates das Laufrad ringförmig umgebender Kranz feststehender Stege ausgebildet wird. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird dieser Feinverteiler als Sieb ausgebildet, das aus einer gelochten Wand, einem Geflecht od. dgl. besteht. Wie Versuche ergeben haben, wird mit einem Sieb bei geringerem Energieaufwand eine wesentlich feinere Aufteilung der Luftblasen erzielt, als es mit den bekannten, aus einem Kranz von Rippen oder Flügeln bestehenden Feinverteilern möglich ist. Daher kann man solche siebartigen Feinverteiler vorteilhaft zum Verfeinern der Verteilung von Luft oder Gas beim Mischen mit einer Flüssigkeit verwenden. Dies ist insbesondere der Fall, wenn ein solcher Feinverteiler nach oben durch eine Platte abgedeckt ist.
Allerdings vermag ein solcher Feinverteiler - im Gegensatz zu den aus einem Kranz von Rippen und Flügeln bestehenden Bauarten - nicht die Umfangskomponente der das Laufrad verlassenden Strömung zu vermindern oder ganz zu beseitigen, um eine Rotation des Behälterinhalts zu vermeiden. Diese Rotation bewirkt nämlich eine Entmischung von Graustoff und Luft und Ansammlung der Luft in Nähe der Drehachse des Laufrades.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen. am Boden der Flotationszelle wenigstens eine sich vom Feinverteiler zu den Behälterwänden erstreckende Leitwand anzuordnen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachstehend näher beschrieben.
F i g. 1 zeigt das Schema einer mehrzelligen Flotationsmaschine, F i g. 2 eine einzelne Flotationszelle, F i g. 3 eine besondere Ausführung des Mischaggregates aus F i g. 2 F i g. 4 ein weiteres @Ausführungsbeispiel des Mischaggregates.
Die Flotationsmaschine weist einen Sammelbehälter 1 und die Flotationszellen 2 und 3 auf, an die gegebenenfalls noch weitere gleichartige Zellen angeschlossen sein können. Dem Sammelbehälter 1 strömt der zu flotierende Graustoff über eine Leitung 4 zu. Das Laufrad 5 der Zelle 2 wird aus dem Sammelbehälter 1 durch die Leitung 6 mit Graustoff und gleichzeitig über die Leitung 7 mit Luft beaufschlagt. Der Gutstoff tritt durch die Öffnung 8 aus der Zelle 2 aus und fließt über einen Überlauf 9 in einen Kasten 10. Aus diesem Kasten wird der Gutstoff dem Laufrad 5a der nächsten Flotationszelle 3 über eine Leitung 13 zugeführt. Der beim Flotieren gebildete Schaum wird mittels einer Abstreifvorrichtung 11 in einen Kasten 12 gefördert und fließt von dort über eine Leitung 14 einem Sammelbehälter 15 zu, aus dem er über die Leitung 16 einer nicht dargestellten, sogenannten Sekundärzelle zugeleitet wird, um dort nochmals flotiert zu werden. Der Gutstoff dieser Sekundärzelle wird über die Leitung 17 zurück in die Leitung 6 geführt.
Eine einzelne Flotationszelle ist in F i g. 2 in größerem Maßstab wie in F i g. 1 dargestellt. Die in F i g. 1 erläuterten Teile sind hier mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das am Boden innerhalb der Flotationszelle 2 angeordnete Laufrad 5 ist auf einer Welle 18 befestigt, die über einen Riementrieb 19 von einem in seiner Drehzahl regelbaren Motor 20 angetrieben wird. Außerhalb des Behälters ist nahe dem Boden die Zuleitung 6 für den Graustoff geführt. Diese ist unmittelbar vor dem Laufrad als Drallerzeuger 21 ähnlich wie ein Spiralgehäuse ausgebildet, das koaxial zum Laufrad 5 angeordnet ist. Die Zuführungsleitung 7 für die Luft ist im Bereich des Spiralgehäuses 21 und der Verbindung 22 zwischen Spiralgehäuse und Laufrad ebenfalls koaxial zum Laufrad angeordnet und mündet in das Zentrum des von den Eintrittskanten der Laufradschaufeln umgebenen schaufelfreien Raumes. Das Ende 23 der Luftleitung 7 ist düsenartig ausgebildet. Konzentrisch zum Laufrad 5 ist ein als Sieb ausgebildeter Feinverteiler 24 angeordnet, der mit einer Deckplatte 25 versehen ist. In dem vorliegenden Fall ist der Feinverteiler 24 zylindrisch ausgebildet, es ist aber auch eine andere Form, z. B. eine kegelstumpfförmige, möglich.
Am Boden der Flotationszelle ist ferner wenigstens eine Leitwand 26 angeordnet, die sich von dem das Laufrad 5 umgebenden Feinverteiler 24 bis etwa zu den Behälterwänden erstreckt. Durch diese Leitwand 26 wird verhindert, daß der Behälterinhalt in Drehung versetzt wird.
In F i g. 3 wird der Graustoff dem Laufrad 5 durch eine - im Gegensatz zu F i g. 2 - koaxial zum Laufrad hinführende Leitung 6, die Luft in gleicher Weise wie in F i g. 2 durch die Leitung 7 zugeführt. Konzentrisch zum Laufrad ist innerhalb desselben auf dem Boden des Behälters ein Kranz von Leitschaufeln 27 befestigt, welche sämtlich den gleichen Anstellwinkel gegen die Radiale haben. Durch diese wird dem zuströmenden Graustoff ein dem Drehsinn des Laufrades 5 gleichsinniger Vordrall aufgeprägt.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Mischaggregates nach F i g. 4 wird der Graustoff durch die Leitung 6 tangential in einen zylindrischen, zur Laufraddrehachse koaxialen, gegen das Laufrad 5 zu offenen Behälter 21 eingeführt und dadurch dem Graustoff ein beträchtlicher Vordrall erteilt, ehe er in das Laufrad 5 eintritt. Die Luftleitung 7 führt von unten her zentrisch in den Behälter 21 ein und setzt sich darin bis in den Laufradraum hinein fort, wo sie in einer Düse endet.

Claims

Patentansprüche: 1. Flotationsmaschine, insbesondere zur Entfernung von Druckfarbe aus Altpapier, mit mindestens einem Behälter zur Aufnahme der zu flotierenden Papierfaseraufschwemmung (Graustoff), wobei in dem Behälter ein von einem Feinverteiler umgebenes Laufrad drehbar gelagert ist, das den Graustoff und Luft ansaugt und ferner der Behälter einen Überlauf od. dgl. für die Abfuhr des bei der Flotation entstehenden Schaumes und eine um das Maß der überlaufhöhe unter dem Niveauspiegel seitlich an dem Behälter angeordnete Ablaufleitung für den Gutstoff aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21), die dem Laufrad (5) den Graustoff mit einem Drall zuleitet, der die gleiche Drehrichtung wie das Laufrad (5) aufweist.
2. Flotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (21) zum Erzeugen des Dralles als ein dem Laufrad vorgeschaltetes Spiralgehäuse ausgebildet ist.
3. Flotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallerzeuger (21) als tangentialer Leitungszulauf zum Laufrad ausgebildet ist.
4. Flotationsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallerzeuger aus einer Anzahl dem Laufrad (5) zugeordneter, entsprechend geformter Leitschaufeln (27) besteht.
5. Flotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit getrennten Zuleitungen für Graustoff und Luft zum Laufrad, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitungen (6, 7) bis in das Laufrad (5) hinein voneinander getrennt sind.
6. Flotationsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitung (7) innerhalb der Graustoffleitung in das Laufrad (5) mündet und daß sie, vorzugsweise am Ende, düsenartig (23) ausgebildet ist.
7. Flotationsmaschine, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Laufrad nachgeschaltete Feinverteiler (24) als ein das Laufrad (5) umgebendes Sieb ausgebildet ist, das aus einer perforierten Wand, einem Geflecht od. dgl. besteht. B.
Flotationsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinverteiler (24) nach oben durch eine Platte (25) abgedeckt ist.
9. Flotationsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Flotationszelle mehrere sich vom Laufradaustritt zu den Behälterwänden erstreckende Leitbleche (26) angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 005 742.