DE19829315C2 - Verfahren zur Entfernung von Feststoffen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Feststoffen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren der genannten Art werden verwendet, um aus einer faserstoffhaltigen Faserstoffsuspension zumindest einen Teil der darin suspendierten Störstoffteilchen auszuscheiden. Bekanntlich wird bei einer Flotation ein die abzuscheidenden Stoffe enthaltender Schaum oder Schwimmschlamm gebildet. Ein typischer Anwendungsfall eines derartigen Verfahrens ist die Aufbereitung von einer aus bedrucktem Altpapier gewonnenen wässrigen Faserstoffsuspension, in der die Druckfarbenpartikel bereits von Fasern abgelöst sind, so daß sie sich ausflotieren lassen. Der hier beschriebene Flotationsvorgang nutzt die Unterschiede zwischen Faserstoff und unerwünschten Feststoffteilchen in der Art, daß der Faserstoff aufgrund seiner Hydrophilie in der Faserstoffsuspension verbleibt, während die angesprochenen Feststoffteilchen hydrophob sind und deshalb zusammen mit den Luftblasen in den Schaum gelangen. Neben den Druckfarbenpartikeln gibt es auch eine Vielzahl weiterer Stoffe, die hydrophob sind und sich daher durch Flotation von dem Faserstoff trennen lassen. Solche Stoffe sind insbesondere Kleber, feine Kunststoffpartikel und eventuell auch Harze. Wenn durch das Flotationsverfahren Fasern von Verunreinigungen getrennt, also nicht alle Feststoffpartikel aussortiert werden sollen, spricht man von selektiver Flotation. Es gibt aber auch die Klär- oder Mikroflotation, mit der möglichst alle Feststoffpartikel, also z. B. auch Fasern, entfernt werden sollen.

Der Stand der Technik bezüglich Flotationsverfahren für Faserstoffsuspensionen ist bereits sehr weit fortgeschritten. Daher gibt es Lösungen, welche durchaus geeignet sind, einen großen Teil der Feststoffpartikel durch Flotation zu entfernen.

Ein wesentlicher Parameter für den Flotationseffekt ist die Blasengröße. Es ist bekannt, daß für die verschiedenen Anwendungsfälle durchaus unterschiedliche Blasengrößen-Spektren optimal sein können. Im allgemeinen sind die gewünschten Blasen relativ klein, d. h. im Bereich weniger Millimeter oder darunter. Zur Erzeugung solcher relativ kleiner Gasblasen sind Vorrichtungen bekannt, z. B. Stufendiffusoren, Injektoren und Statische Mischer, welche einen oft erheblichen Energieverbrauch haben. Dabei benötigt die Erzeugung kleiner Luftblasen mehr Energie als die größerer. Oft ist es auch bei bestehenden Anlagen erforderlich oder zumindest wünschenswert, das Spektrum der Blasengröße einstellen zu können.

In Tappi Journal, Bd. 76 Nr. 3, März 1993, Seiten 155 bis 159 wird dargestellt, daß sich die Flotationswirkung bei Verwendung von CO₂ statt Luft verbessern läßt. Dieser Effekt wird auf eine kleinere Blasengröße zurückgeführt.

Aus der US 4,977,943 ist ein Deinking-Prozeß für Altpapier bekannt, bei dem Prozeßgase, z. B. Schwefeldioxid, zur chemischen Behandlung des Stoffes in einer Säule von unten zugegeben werden. Diese Gase werden gleichzeitig oder später auch zur Bildung eines Flotationsschaumes verwendet. Das Verfahren ist sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Flotationsverfahren zu schaffen, bei dem die Einstellung der Größe der Gasblasen und damit die Regelung des Flotationseffektes vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in vollem Umfang gelöst.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten die in die Suspension eingebrachten Gasblasen ein als Schwundkomponente bezeichnetes Gas. Diese Komponente bildet zusammen mit einer oder mehreren anderen Komponenten die Gasblasen. Die Gasblasen haben eine bestimmte initiale Größe, die sich nach dem Eintritt in die Suspension verändert. Da die Schwundkomponente z. B. durch Kondensation, chemische Reaktion oder durch Abkühlung ihr Volumen sehr stark reduziert, wird die Gasblase kleiner. Bei Vorhandensein einer zweiten Komponente, hier als Blasenkomponente bezeichnet, verändert diese ihr Volumen nicht oder nur unwesentlich. Es ist also leicht möglich, kleinere Gasblasen zur eigentlichen Flotation zur Verfügung zu haben, als sie ursprünglich erzeugt wurden. Wie bereits ausgeführt, ist die Erzeugung sehr kleiner Gasblasen energetisch aufwendig. Eine besonders wirtschaftliche, wenn auch weniger effektive Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, Gasblasen zu erzeugen, die bei ihrer Entstehung wesentlich wärmer sind als die Temperatur der Faserstoffsuspension im Flotationsprozeß. Auch wenn beide Komponenten chemisch gleich sind, z. B. Luft, und sich in der Gasblase vermischen, handelt es sich bei den hier gewählten Definitionen um zwei Komponenten. Dabei ist deren Mengenverhältnis zur Einstellung bestimmter Blasengrößen-Spektren einstellbar.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand einer Zeichnung, die schematisch eine Flotationsvorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt. Man erkennt einen Flotationsbehälter 6, welcher bei diesem Beispiel im wesentlichen geschlossen ist und einen ovalen Querschnitt hat. Um die Faserstoffsuspension S in den Flotationsbehälter 6 zuzugeben und gleichzeitig die zur Flotation erforderlichen Gasblasen 4 zu erzeugen, ist hier von oben ein Mischrohr 7 angebracht. Die Mündung dieses Mischrohrs 7 taucht in die Faserstoffsuspension S ein, die sich im Flotationsbehälter 6 befindet. Die durch das Mischrohr 7 eingeleitete Faserstoffsuspension S wird mit dem Gas G vermischt und tritt zusammen mit den Gasblasen 4 aus dem Mischrohr 7 aus, so daß in an sich bekannter Weise der Flotationsvorgang einsetzen kann. Es sind nur wenige der Gasblasen gezeichnet. Sie werden nach ihrem Aufsteigen in einem Flotationsschaum 5 gesammelt und seitlich als Rejekt R abgeführt. Die in der gewünschten Weise von Feststoffen befreite Faserstoffsuspension S' tritt am Boden des Flotationsbehälters 6 aus. Das Entscheidende an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die Gasblasen eine Schwundkomponente enthalten. Hier wird zur Erzeugung der Gasblasen 4 ein Gemisch aus mindestens zwei Komponenten verwendet, nämlich der Schwundkomponente 2 und einer Blasenkomponente 3. Diese werden im Gasmischer 8 vermischt und über die Gasleitung 9 in das Mischrohr 7 eingeführt. Der Gasmischer 8 kann mit einem Regelkreis 10 verbunden sein, welcher je nach Bedarf die eine oder andere Komponente mengenmäßig verstärkt, z. B. um den Flotationseffekt auf die Größe der zu flotierenden Partikel abzustimmen. Bei dem hier gezeigten Beispiel wird für die Blasenkomponente 3 das aus dem Flotationsschaum 5 frei werdende Gas, z. B. Luft verwendet. Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten denkbar, diese Komponente zuzugeben. Es ist auch möglich, den Gasmischer 8 in das Mischrohr 7 zu integrieren.

Claims (8)

1. Verfahren zur Entfernung von Feststoffen aus einer wässrigen Faserstoffsuspension (S), bei dem die Feststoffe mit Hilfe von in der wässrigen Faserstoffsuspension (S) vorhandenen Gasblasen (4) in einem Flotationsschaum (5) gesammelt und abgeführt werden, wozu ein Gas (G) in die Faserstoffsuspension (S) eingeführt und verteilt wird, wobei das Gas (G) teilweise aus einer Schwundkomponente (2) besteht, welche in der Faserstoffsuspension (S) ihr Volumen verkleinert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung des Flotationseffektes das Gasblasenspektrum durch das Mengenverhältnis des zumindest aus der Schwundkomponente (2) und einer Blasenkomponente (3) bestehenden Gases (G) variiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwundkomponente (2) Wasserdampf eingeführt wird, der in der Faserstoffsuspension (S) zumindest teilweise kondensiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwundkomponente (2) ein Gas ist, dessen Temperatur beim Einleiten in die Faserstoffsuspension (S) signifikant über der der Faserstoffsuspension (S) eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwundkomponente (2) ein Gas eingeleitet wird, das in der Faserstoffsuspension (S) reagiert, wodurch sich ein Volumen verkleinert.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwundkomponente (2) aus der Haubenabluft der Trockenpartie der Papiermaschine entnommen wird.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Blasenkomponente (3) Luft zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Flotationsschaum (5) Störstoffe abgeführt werden und daß die Fasern in der Suspension verbleiben.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Flotationsschaum (5) Fasern und sonstige Feststoffe abgeführt werden und daß aus der Suspension geklärtes Wasser gebildet wird.