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Die Erfindung betrifft in erster Linie eine Vorrichtung zur Schwemmklärung
von Zuckerpulpen und ein Schwemmverfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung.
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Allgemein wirken in Schwemmklärvorriehtungen Gasblasen auf das Schwemmaterial
ein, wodurch ein Oberflächenschaum gebildet wird. Die Vorrichtung muß daher eine
Reaktionskammer enthalten, in welcher die Fremdstoffe und die Blasen mit der Suspension
gemischt werden, ferner eine Einspeisung für die Mischung in den Schwemmraum, Einrichtungen
für den Schaumaustrag sowie für das Entfernen der klaren Zuckerpulpe.
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Bei bekannten Arten von Schwemmklärvorrichtungen ist der Schwemmraum
bzw. die Klärzelle ein rechtwinkliger oder U-förmiger Tank oder Trog. Die Einspeisung
erfolgt an einem Ende, die Schaumabführung am entgegengesetzten Ende und die Entnahme
der Zuckerpulpe am Boden.
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Solche Anordnungen bringen verschiedene Nachteile mit sich: Räumlich
gesehen benötigen sie eine große Bodenfläche. Das Aufgabegut mischt sich mit dem
Schaum und dispergiert den letzteren wieder. Dadurch tritt ein kurzgeschlossener
Strömungsweg auf. Schließlich ist der gebildete Schaum nicht so dicht, wie dies
wünschenswert ist.
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Bei der Klärung von Zuckerpulpe durch Flotation besteht die Hauptaufgabe
darin, die Pulpe intensiv mit kleinen Luftbläschen zu durchsetzen. Der Zweck der
intensiven Durchmischung der Aufschwemmung mit Luftbläschen besteht darin, möglichst
viele der abzutrennenden Teilchen durch die Luftbläschen zu erfassen und an den
Flüssigkeitsspiegel zu transportieren. Je intensiver die Durchmischung ist, desto
; mehr Partikeln werden erfaßt und desto intensiver ist die Anreicherung des auf
dem Flüssigkeitsspiegel sich entwickelnden Schaumes mit abzutrennendem Klärgut.
Da im allgemeinen ein derartiger Flotationsprozeß in einer einzigen Flotationsstufe
nicht ohne , ziemlich große Restbestände, also Verunreinigungen in der Zuckerpulpe,
durchführbar ist, sind je nach dem Trennwirkungsgrad in den einzelnen Stufen zur
Erzielung einer optimalen Klärung mehrere Stufen hintereinander erforderlich. Bei
bekannten Flotationszellen, auch solchen, die nicht auf dem Gebiet der Zuckergewinnung,
sondern auf gattungsfremden Gebieten Anwendung finden, ist dadurch ein relativ hoher
apparativer Aufwand als auch ein erheblicher Platzbedarf notwendig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung
zur Schwemmklärung von Zuckerpulpen mit mindestens einer Flotationszelle mit oben
gelegenen Schaumaustragungseinrichtungen und mit unten angeordnetem Ablaß für die
geklärte Flüssigkeit sowie einer unterhalb des Flüssigkeitspegels liegenden Einspeisevorrichtung
für die Aufschwemmung vorzuschlagen, bei der der Klärwirkungsgrad so verbessert
ist, daß dadurch ein Minimum an Platzbedarf erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einspeisevorrichtung ein
mit einer Reaktionskammer in Verbindung stehender, innerhalb der Flotationszelle
horizontal liegender Rohrring ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Rohrringe
mit einem zentral angeordneten Zuführrohr rotierend in der Flotationszelle angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist jede der Flotationszellen in
an sich bekannter Weise kegelstumpfförmig ausgebildet, und an jedem oberen Ende
sind ringförmige Ansätze vorgesehen, auf die zylindrische Schaumführungskanäle aufgesetzt
sind. Die Reaktionskammer, in der Luft mit der zu klärenden Zuckerpulpe unter Druck
gelöst wird, ist zweckmäßigerweise unmittelbar unterhalb des kegelförmigen Bodens
der Flotationszelle angeordnet.
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In einem mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten
Schwemmverfahren, bei dem eine Anzahl von Flotationszellen Anwendung findet, wird
separierter Schaum aus einer ersten Zelle z. B. mit Wasser gelöst, der gelöste Schaum
zum Einlaß einer zweiten Zelle geleitet und die geklärte Flüssigkeit der zweiten
Zelle zum Einlaß der ersten Zelle zurückgeführt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt die zu klärende Zuckerpulpe
unterhalb des Schaums ein und vermag deshalb nicht diesen wieder zu dispergieren.
Wird die Luft in Lösung enthaltende Trübe unter Druck aus den Öffnungen der Rohrringe
in die Klärvorrichtung eingestrahlt, so wird einerseits durch die unter Druck eintretenden
Strahlen eine rein mechanische Verteilung bewirkt, andererseits tritt durch den
innerhalb der Klärvorrichtung auftretenden Druckabfall die gelöste Luft wieder aus,
und zwar in Form feinster Bläschen. Daraus resultiert eine intensive Durchmischung.
Der entstehende Schaum wird zur Mitte bewegt, während er mit weiterer intensiver
Schaumbildung ansteigt. Bei Verwendung der konisch ausgebildeten Flotationszelle
verringert sich darüber hinaus die Durchflußgeschwindigkeit der geklärten Zuckerpulpe,
wenn diese zu den Entnahmepunkten nach unten strömt, da sich der Querschnitt der
Zelle erweitert. Dies ergibt eine wirkungsvolle Erfassung und Abtrennung der enthaltenen
Partikeln durch die aufsteigenden Luftbläschen.
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Einzelheiten der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles an Hand der Zeichnung sowie aus den Unteransprüchen
hervor. Es zeigt F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Vierzellen-Klärvorrichtung,
F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Zweizellen-Klärvorrichtung mit einer modifizierten
Einspeiseanordnung, F i g. 3 ein Strömungsdiagramm eines zusammengesetzten Schwemmverfahrens
nach der vorliegenden Erfindung.
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In F i g. 1 ist die Klärvorrichtung in einem zylindrischen Körper
10 enthalten, in dem koaxial ein vertikales Rohr 11 angeordnet ist, das in Lagern
12 und 13 drehbar gelagert ist und von einem Motor 14 angetrieben wird. Das Rohr
11 mündet in eine Reaktionskammer 15, in welche ein Haupteinlaß 16 die zu klärende
Zuckerpulpe einspeist. Der zylindrische Körper ist durch feste konische Leitwände
18 B, 18 C und 18 D in vier übereinander angeordnete Kammern 17 A, 17 B, 17 C und
17 D unterteilt. Einspeisungsringe 19 A, 19 B, 19 C und 19 D werden
vom Rohr 11 gespeist und rotieren mit diesem, wobei sie jede Kammer an einem Punkt
zwischen Kopf und Boden schicken. Jeder Einspeisungsring 19 B, 19 C und 19 D ist
nahe einem zugehörigen zylindrischen Teil 20 B, 20 C und 20 D angeordnet, der eine
nach oben gerichtete zylindrische Verlängerung 21 B, 21 C oder 21D an den Leitwänden
18B, 18C und 18D eng
umgibt und sich durch diese hindurch
erstreckt. Die Durchmesser der Einspeisungsringe 19 A, 19 B, 19 C und 19 D werden
fortschreitend größer. Die Teile 20 B bis 20 D bilden einen zentralen Schaumkanal,
dessen Durchmesser nach oben und konzentrisch mit dem Rohr 11 ansteigt. Jede Kammer
17 A bis 17 C hat einen oberen Schaumauslaß 22 A bis 22 C, während die Kammer 17
D einen Auslaß 22 D im obersten Teil des Schaumkanals hat, der durch eine feste
zylindrische Verlängerung 23 am Körper 10 gebildet wird.
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Schaber 24 A bis 24 D wirken mit den konischen Abdeckungen der Kammern
17 A bis 17 D zusammen und drehen sich mit dem Rohr 11, an dem sie befestigt sind.
Jeder Ableitungsring 25 A bis 25 D
führt zu einer getrennten Ableitungsröhre
25. Diese Röhren enden mit ihren oberen Enden in einer Überströmkammer 27 und sind
an ihren unteren Enden einzeln mit Ventile aufweisenden Auslässen 28 versehen. In
der überströmkammer 27 hat jede Röhre 26 einen einstellbaren Rohrstutzen zur Steuerung
des Flüssigkeitsspiegels.
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Eine Schaumkelle 29 rotiert mit dem Rohr 11 und führt den Schaum über
die Lippe 30 eines Ansatzes 23 zum Schaumauslaß 31.
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Während der Schaum durch den relativ engen und tiefen Endkanal
23 aufsteigt, ist vorgesehen, ihn vor der Entnahme zu waschen. Hierzu wird
eine abgemessene Menge Wasser bei 34 eingeführt, damit sie durch die perforierte
Röhre 33 in den Schaum eintritt. Dadurch wird die Menge des gelösten Zuckers, der
im Schaum zurückgehalten wird, beträchtlich vermindert und macht diesen leichter
für die folgende Behandlung. Ein weiterer Waschvorgang kann weiter unten im Schaumkanal
vorgesehen werden, beispielsweise durch einen über dem Kanal 22 A angeordneten Waschring
33 A, 34 A. Da Wasser leichter ist als die behandelte Flüssigkeit, hat es, wenn
es in geeigneten Mengen zugeführt wird, nur geringe Tendenz, die darunter befindliche
Flüssigkeit zu lösen.
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Im Betrieb wird lufthaltige Flüssigkeit durch die Leitung 16 in die
Reaktionskammer 15 gegeben, wo die Bildung von Flocken und deren Verbindung mit
Luftblasen vervollständigt wird. Beschickungsgut, das geklärt werden soll, gelangt
durch das Rohr 11 und die Einspeisungsringe 19 A bis 19 D in die Kammern
17 A bis 17 D. Mit Luft beladene Teilchen steigen in jeder Kammer durch die Schaumauslässe
22A bis 22 D im Schaumkanal auf und werden durch die Schaumkelle 29 über den Auslaß
31 abgezogen.
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Die Rotation des Rohres 11 betätigt die Schaber 24 A bis 24 D und
dreht die Einspeisungsringe, wodurch das Beschickungsgut gleichmäßig verteilt wird.
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Klare Flüssigkeit fließt in jeder Kammer nach unten und wird durch
die Entnahmeringe 25 A bis 25 D abgezogen.
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In jeder Kammer kann ein Höhenentnahmerohr 32 vorgesehen werden.
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Wie an früherer Stelle erklärt, ergibt die konische Ausbildung jeder
Kammer einen dichteren Schaum mit einer daraus folgenden Verringerung des Volumens
des Schaums, der anschließend zu behandeln ist. Dies bewirkt, daß klare Flüssigkeit,
die nach unten zu den Entnahmeringen fließt, ihre Geschwindigkeit verringert und
eine noch wirkungsvollere Abtrennung der luftbeladenen Teilchen mit sich bringt.
Das Anbringen einer separaten Entnahmeröhre für jeden Ring ermöglicht eine geeignete
Steuerung des Flusses in jeder Kammer. Die Zuspeisung an einer Stelle zwischen dem
Schaumauslaß und dem Abzug der Flüssigkeit verhindert die Störung des Schaums und
jede erneute Dispersion desselben.
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In F i g. 2 ist eine Zweizellen-Klärvorrichtung dargestellt, die eine
besondere Reaktionskammer und verschiedene Einspeisungseinrichtungen hat, die sonst
aber im wesentlichen gleich der in F i g. 1 dargestellten ist.
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Bei dieser Vorrichtung wird eine von der Klärvorrichtung getrennte
Reaktionskammer 40 verwendet. Die Flüssigkeit, die mit Luft beladene Flocken enthält,
wird durch das Rohr 41 und die Verzweigungsrohre 42 und 43, die durch die Wand der
Klärvorrichtung führen, in feste Einspeisungsringe 44. 45 in den beiden Kammern
46 A und 46 B eingespeist. Wie vorher sind Entnahmeringe 47 A und
47 B vorgesehen. Schaum aus der Kammer 46 A steigt durch ein zentrales Rohr 48 auf
und fließt über das Wehr 49 in ein Schaumrohr 50, in das auch Schaum aus der Kammer
46 B fließt. Der vereinigte Schaum fließt über das Wehr 51 zum Schaumauslaß 52.
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Da die Einspeisung in die Kammer nicht durch das zentrale Rohr 11
der F i g. 1 erfolgt, wird dieses Rohr nicht benötigt und durch eine rotierende
Welle 60 ersetzt. Die Seitenrohr-Einspeisungsanordnung nach F i g. 2 erlaubt es,
mit jeder Zelle getrennt zu arbeiten, wenn dies gewünscht wird, so daß die Zellen
auch parallel betrieben werden können. Dabei speisen die Kammern 46 A und 46 B durch
die Röhren 53 bzw. 54 den Ausgang 55. Durch Schließen des Ventils 56 im Rohr 42
und des Ventils 57 im Rohr 53 und durch das gestrichelt dargestellte Rohr 58 vom
Entnahmering 47A zum Rohr 42 kann eine Arbeitsweise in Reihe erreicht werden.
In diesem Fall gelangt Beschickungsgut von der Reaktionskammer 40 nur über die Leitung
41 und den Einspeisungsring 44 in die Kammern 46 A. Flüssigkeit, die vom Ring 47
abgezogen wird, gelangt durch die Leitungen 58 und 42 zum Einspeisungsring 45 der
Kammer 46 und vom Entnahmering 47 B zum Auslaß 55.
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Ähnliche Reihenschaltungen können ohne weiteres auch bei der Anordnung
nach F i g. 1 gemacht werden. Es können auch verschiedene Kammern parallel betrieben
werden, und ihr gemeinsamer Ausgang speist den gemeinsamen Eingang einer anderen
Gruppe von Kammern, die ebenfalls parallel betrieben werden.
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Die beschriebenen Vielzellenvorrichtungen weisen um aufeinanderfolgende
Kammern bei verschiedenen Temperaturen zu halten. In diesem Falle kann die Unterteilung,
die sie voneinander trennt, doppelt ausgeführt werden mit einer Wärmeisolation dazwischen,
um unerwünschte Wärmeverluste zu vermeiden. Dies ist beispielsweise mit der Unterteilung
59 in F i g. 2 dargestellt.
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Die beschriebene Vielzellenvorrichtungen weisen die folgenden Merkmale
auf: a) eine Vielzahl von Zellen (die entweder in Reihe oder parallel betrieben
werden). Dies erlaubt die ökonomischste Ausnutzung der Bodenfläche; b) die besondere
Anordnung der Speise- und Entnahmeleitungen. Dies ergibt ein wirkungsvolles Abschwemmen
unter sehr verschiedenartigen Bedingungen; c) die Schaumwaschanordnung. Diese ergibt
geringere Verluste der im Schaum gelösten Stoffe.
Diese Merkmale
machen es möglich, sowohl technologisch wie wirtschaftlich die Zweischwemmbehandlung
in einer kombinierten Weise durchzuführen, d. h., die Abfälle der einen Schwemmbehandlung
werden zur vorhergehenden Schwemmstufe zurückgeführt, während der Schaum gelöst
wird und zur weiteren Behandlung zur nächsten Zelle oder zu den nächsten Zellen
geleitet wird.
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Die benötigte Anzahl von Zellen, um den kombinierten Schwemmprozeß
durchzuführen, sind in einer oder mehreren Klärvorrichtungseinheiten angeordnet.
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Die geklärte Schmelze - Rohflüssigkeit - wird üblicherweise ohne weitere
Behandlung einer Entfärbungsstation zugeführt, während der Schaum der Abschwemmung
vorzugsweise behandelt wird, um den Zucker wiederzugewinnen. Das Verfahren der Entzuckerung
ist mühsam und kostspielig und bildet den Hauptnachteil des Phosphatierungs-Schwemmverfahrens.
Es wird entweder mit Druckfiltration oder Zentrifugaltrennung durchgeführt, welche
beide sehr teuer in der Anschaffung und im Betrieb sind. Bessere und billigere Resultate
können durch das vorliegende Schwemmverfahren erhalten werden, dessen Strömungsverlauf
in F i g. 3 dargestellt ist. In diesem ist der vollständige Prozeß der Klärung,
d. h. der Klärung der Schmelze wie auch der Entzuckerung des Schaums durch Schwemmen,
dargestellt.
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Aus praktischen Gründen wird das Verfahren am besten in zwei Kläreinheiten
durchgeführt. Die erste Kläreinheit 101 - die Schmelz-Vielzellen-Klärvorrichtung
- behandelt die Schmelze. Die zweite Einheit 102 - die Schaum-Vielzellen-Klärvorrichtung
-behandelt den Schaum. Die Einheit 102 hat drei Zellen 103,104 und 105. Die ersten
zwei sind Schwemmzellen, während die letzte eine Absetzzelle ist.
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Gewaschener Zucker wird bei A, Wasser wird bei C in die Auflösepfanne
90 eingeführt. Der Ausgang der Auflösepfanne wird bei D über ein Sieb 91
und eine Steuerungseinrichtung sowie einen Belüftungsapparat 92 der Lösungsklärvorrichtung
102 zugeführt.
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Die Rohflüssigkeit T 1, die von der Lösungsklärvorrichtung
101 erhalten wird, wird durch eine Entfärbungsstation (nicht gezeigt) geschickt,
während der Schaum S 1 in einem Sammelbehälter 106 gesammelt wird. Dieser erste
Schaum wird gelöst, unter Druck belüftet und in die Zelle 103 der Schaumklärvorrichtung
102 eingespeist, wo eine zweite Abschwemmung durchgeführt wird.
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Die zweiten Abfälle (Zuckerknoten) T 2 werden in die Auflösestation
107 zurückgegeben und zum Schmelzen des gewaschenen Rohzuckers verwendet, der bei
A eintritt.
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Der Schaum S2 der zweiten Schwemmstation wird in einem Sammelbehälter
108 gesammelt, gelöst, unter Druck belüftet und in die Zelle 104 der Schaumklärvorrichtung
zum Abschwemmen gegeben. Die dritten Abfälle T 3 werden zur Lösung des Schaums
S 1 zum Sammelbehälter 106 zurückgeführt. Der Schaum S 3 wird im Sammelbehälter
109 gesammelt, entlüftet, gelöst und in die Absetzzelle 105 geleitet, wo die Schlammteilchen
sich absetzen können und bei B abgezogen werden. Die oben schwimmende Flüssigkeit
T 4 wird zur Lösung des Schaums S 2 hinter den Sammelbehälter
108 zurückgeführt.
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Die Zuckerverluste bei dem beschriebenen kombinierten Schwemmverfahren
betragen ohne die vorteilhafte Schaumwaschanordnung ungefähr 0,0072 %. Mit
dem Schaumwaschen in jeder Stufe wird der Verlust beträchtlich geringer. Alternativ
ergibt die Anwendung der Schaumwaschvorrichtung einen gewünschten Grad von Entzuckerung
mit weniger Wasser. Vorläufige Versuche mit Schaumwaschvorrichtungen haben gezeigt,
daß diese Technik die Menge des Zuckers, der mit dem Schaum in jede Schwemmstufe
überführt wird, um ungefähr 10 bis 20 % reduziert.