DE3401161A1

DE3401161A1 - Flotationsvorrichtung zum flotieren von aus altpapier gewonnener faserstoffsuspension

Info

Publication number: DE3401161A1
Application number: DE19843401161
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl.-Ing. 7980 Ravensburg Holik; Erich Dipl.-Ing. Dr. Linck; Anton 7944 Herbertingen Selbherr; Wolfgang Dipl.-Ing. Dr. 7981 Ravensburg Siewert
Original assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH; Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1984-01-14
Filing date: 1984-01-14
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE3401161C2

Description

Flotationsvorrichtung zum Flotieren von aus Altpapier ge-
wonnener Faserstoffsuspension Die Erfindung betrifft eine Flotationsvorrichtung zum Flotieren von aus Altpapier gewonnener Faserstoffsuspension mit einem Behälter, in welchen mindestens eine Zuführvorrichtung für die Zufuhr der zu flotierenden Faserstoffsuspension mündet, welche Zuführvorrichtung mit mindestens einem Belüftungselement zur Belüftung der zugeführten Faserstoffsuspension versehen ist, sowie mit eine Ausgang für Gutstoff und einen Ausgang für den Flotationsschaum aus dem Behälter.
Flotationsvorrichtungen dieser Art haben eine Reihe von Nachteilen. So entsteht bei ihnen in erster Reihe keine optimale Ausscheidung der auszuscheidenden Suspensionsteilchen mit der Hilfe von Luftblasen, wobei gleichzeitig auch ein verhältnismässig hoher Energieaufwand für die Zufuhr der Flotationsluft besteht, da diese gegen einen verhältnismässig hohen statischen Druck der Suspension in den Flotationsbehälter gedrückt werden muss.
Die Erfindung hat die Schaffung einer neuartigen Flotationsvorrichtung zum Ziel, welche gegenüber den bekannten Vorrichtungen dieser Art eine verbesserte Ausscheidewirkung aufweist, bei gleichzeitig vermindertem Energieaufwand bei der Zufuhr der Flotationsluft.
Die erfindungsgemässe Flotationsvorrichtung, durch welche dieses Ziel erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter einen freien Flüssigkeitsspiegel der Faserstoffsuspension aufweist, dass die Strömung der Faserstoffsuspension in der Zuführvorrichtung vor der Mündung in den Behälter im wesentlichen horizontal verläuft, und dass sich der Ausgangsquerschnitt des Belüftungselementes bzw. die Ausgangsquerschnitte der Belüftungselemente der Zuführvorrichtung im Bereich von 0 bis 500 mm, vorzugsweise 50 bis 250 mm unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Faserstoffsuspension in Behälter befindet bzw.
befinden.
Durch die Kombination dieser Massnahmen wird eine im wesentlichen horizontale Strömung der Faserstoffsupsension in der Nähe des Flüssigkeitsspiegels erhalten, bei welcher eine optimale Ausscheidung der mit auszuscheidenden Teilchen beladenen Luftbläschen erhalten wird, wobei die Zufuhr der Flotationsluft mit minimalem Energieaufwand erfolgen kann, unter Umständen sogar durch eine selbstansaugende Wirkung in einem diffusorartig ausgebildeten Belüftungselement.
Vorzugsweise kann sich zwischen dem Ende des Belüftungselementes und der Mündung der Zuführvorrichtung in den Behälter eine im wesentlichen horizontal verlaufende Anlaufstrecke zur Beruhigung der Strömung der Faserstoffsuspension befinden. In einer derartigen Anlaufstrecke kann nach einer intensiven Vermischung der Faserstoffsuspension mit Luft im Belüftungselement die Trennung des Gutstoffes und der auszuscheidenden Teilchen beginnen, wobei die auzuscheidenden Teilchen zusammen mit den Luftbläschen die Tendenz haben, zum Flüssigkeitsspiegel aufzusteigen, während die den Gutstoff bildende Faserstoff- suspension im unteren Bereich des Querschnittes der Anlaufstrecke bleibt.
Dabei kann die Zuführvorrichtung im Bereich der Anlaufstrecke einen Kanal mit freiem Flüssigkeitsspiegel enthalten, dessen Boden im wesentlichen horizontal verläuft und im wesentlichen mit der unteren Begrenzung des Ausgangsquerschnittes des Belüftungselementes zusammenfällt.
Auf diese Weise wird ein optimaler Uebergang der Strömung aus dem Belüftungselement bzw. den Belüftungselementen in den Behälter erhalten.
Der Kanal der Zuführvorrichtung kann dabei im Anfangsbereich der Anlaufstrecke mit einer Decke versehen sein, die in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension unter einem Winkel von 20 bis 700, vorzugsweise 30 bis 500 ansteigt und sich über den Flüssigkeitsspiegel der Faserstoffsuspension hinaus erstreckt. Durch diese Massnahme wird ein optimaler Uebergang von den Belüftungselementen in den Abschnitt mit freiem Flüssigkeitsspiegel des Kanales erhalten, wobei allzu starke Wirbel am Ausgang der Belüftungselemente vermieden werden. Dadurch wird die Ausscheidung der feinen Bläschen im Bereich der Anlauf strecke und im Behälter begünstigt.
Versuche haben als besonders günstig eine vom Ende des Belüftungselementes bis zur Mündung der Zuführvorrichtung in den Behälter gemessene Länge der Anlaufstrecke von 100 bis 1000 mm, vorzugsweise 200 bis 600 mm erwiesen.
Dabei kann sich der Boden des Kanales der Anlaufstrecke in der Form eines Leitbleches über die Mündung der Zuführvorrichtung hinaus in den Behälter erstrecken. Auf diese Weise wird die Bildung einer Schichtströmung im Behälter unterstützt, wobei sich im oberen Bereich die besonders stark bläschenhaltige Strömung befindet, während sich im unteren Bereich unterhalb des Leitbleches eine beruhigte langsame Strömung der Gutstoffsuspension befindet, aus welcher die letzten Bläschen langsam aufsteigen können.
Bei einer Ausführungsform kann der Behälter eine zylindrische Form mit vertikaler Achse aufweisen, wobei die Zuführvorrichtung im wesentlichen tangential in den Behälter mündet. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für Flotationsvorrichtungen, bei welchen eine grössere Anzahl von Zuführvorrichtungen am Umfang des Behälters angeordnet sein kann.
Bei dieser Ausführungsform kann vorzugsweise die Zuführvorrichtung abweichend von der tangentialen Richtung näher zur Achse des Behälters in diesen münden und zwar derart, dass die äussere Begrenzungslinie der Zuführvorrichtung im Grundriss mit der kreisförmigen Begrenzungslinie des Behälters einen Winkel von 5 bis 200 bildet. Bei dieser Ausführungsform werden verbesserte Einströmverhältnisse der zugeführten Suspsension in den Behälter erhalten.
Nach einer anderen Ausführungsform kann jedoch der Behälter auch eckig sein, wobei in diesen entweder eine einzige Zuführvorrichtung oder auch mehrere Zuführvorrichtungen münden können.
Bei mehereren Zuführvorrichtungen können diese zum Zentrum des Behälters sternförmig gerichtet bzw. gegenläufig angeordnet sein. Dadurch wird eine Gegenströmung erhalten, die sich für die Ausscheidung des Schaumes als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Bei der erfindungsgemässen Flotationsvorrichtung kann die Entfernung des Schaumes von der Oberfläche des Flüssig- keitsspiegels im Behälter durch eine Ueberströmvorrichtung bzw. eine Absaugvorrichtung erfolgen, während die Ableitung des Gutstoffes entgegen der Bewegungsrichtung des Schaumes im Behälter nach unten erfolgt. Durch eine derartige Verzweigung der horizontalen Strömung, wobei die Luftbläschen nach oben steigen und der Gutstoff nach unten sinkt, wird eine optimale Ausscheidung erhalten, da sich die Strömung der Bläschen und die des Gutstoffes nicht gegenseitig behindern.
Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt einer einfachsten Ausführungsform der erfindungsgemässen Flotationsvorrichtung, Fig. 2 den Grundriss zur Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt III-III aus Fig. 2, Fig. 4 den Grundriss einer Flotationsvorrichtung des Typs nach der Fig. 1 mit vier Zuführvorrichtungen, Fig. 5 einen Teilschnitt aus der Fig. 4 nach der Linie V-V in grösserem Massstab, Fig. 6 eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Flotationsvorrichtung mit einem zylindrischen Behälter und vier im wesentlichen tangential in den Behälter mündenden Zuführvorrichtungen und Fig. 7 den Schnitt VII-VII aus der Fig. 6.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemässe Flotationsvorrichtung mit einem Behälter 1, in welchen eine Zuführvorrichtung 2 mündet. Die Zuführvorrichtung 2 enthält im dargestellten Beispiel zwei Belüftungselemente 3 sowie eine Anlaufstrecke A, welche sich von den Enden 4 der Belüftungselemente 3 bis zur Mündung 5 der Zuführvorrichtung in den Behälter 1 erstreckt. Wie weiter aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, enthält der Behälter noch eine Ablaufrinne 6 als Ausgang für den Flotationsschaum sowie eine Abflussrohr 7 als Ausgang für Gutstoff.
Im Abflussrohr 7 ist ein Ventil 8 angeordnet, welches durch einen Niveauregler 10 betätigt wird, derart, dass der Flüssigkeitsspiegel der Faserstoffsuspension in Behälter 1 auf der mit dem Dreieck N bezeichneten Höhe gehalten wird.
Wie weiter aus den Figuren 1 bis 3 hervorgeht, enthalten die Belüftungsvorrichtungen 3 je einen Kanal 11, welcher an eine Zuführleitung 12 für die zu flotierende Faserstoffsuspension angeschlossen ist. Der Kanal 11 enthält eine stufenartige Ausweitung 13, in deren Bereich ein Luftkanal 14 für die Zufuhr von Flotationsluft mündet.
Die sich an das Ende 4 der Belüftungselemente 3 anschliessende Anlaufstrecke A enthält einen Kanal 15 mit freiem Flüssigkeitsspiegel N, in dessen Anfangsbereich sich eine Decke 16 befindet, die in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension unter einem Winkel O( von 20 bis 70°,vor zugsweise 30 bis 500 ansteigt und sich über den Flüssigkeitsspiegel N der Faserstoffsuspension hinaus erstreckt.
Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, verläuft die Strömung der Faserstoffsuspension in der Zuführvorrichtung 2 vor der Mündung 5 in den Behälter 1 im wesentlichen horizontal, wobei sich die Ausgangsquerschnitte am Ende 4 der Belüftungselemente der Zuführvorrichtung in einem Be- reich B befinden wo diese liegen, der 0 bis 500 mm, vorzugsweise 50 bis 250 mm unterhalb des Flüssigkeitsspiegels N der Faserstoffsuspension im Behälter liegt.
Die in Fig. 2 mit A bezeichnete Länge der Anlaufstrecke, gemessen vom Ende 4 der Belüftungselemente 3 bis zur Mündurch 5 der Zuführvorrichtung in den Behälter 1 kann 100 bis 1000 mm betragen, zur Erzielung optimaler Verhältnisse 200 bis 600 mm. Wie noch in den Figuren 1 und 2 angedeutet ist, kann sich der Boden des Kanales 15 der Anlaufstrecke in der Form eines Leitbleches 17 über die Mündung 5 der Zuführvorrichtung hinaus in den Behälter 1 erstrecken.
Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Flotationsvorrichtung,die von der Grundform nach den Figuren 1 bis 3 abgeleitet ist. Diese enthält einen eckigen Behälter 1, in welchen vier Zuführvorrichtungen 2 sternförmig gerichtet bzw. gegenläufig angeordnet münden.
Die Anordnung und Wirkung ist sonst gleich wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Entfernung des Flotationsschaumes nicht durch eine Ueberlaufrinne 6 sondern durch eine Absaugvorrichtung 20 erfolgt, deren Ausbildung im Detail nach der Fig. 5 dargestellt ist. Die Absaugvorrichtung enthält zwei kreuzweise angeordnete Rohre 21, welche Schlitze 23 aufweisen, die sich in geeigneter Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel N des Behälters 1 befindet.
Die Absaugrohre 21 sind an ein Sammelrohr 22 angeschlossen, dass zu einer nichtdargestellten Quelle von Unterdruck führt.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Flotationsvorrichtung, bei welcher der Behälter 100 eine vertikale Achse 0 aufweist, wobei die Zuführvorrichtungen 2 im wesentlichen tangential in den Behälter 100 münden. Obwohl nach der Fig. 6 vier Zuführvorrichtungen 2 vorgesehen sind, versteht es sich, dass auch nur eine einzige Zuführvorrichtung 2 vorgesehen sein kann. Bei der Ausführungsform nach der Fig. 6 sind zwar die Zuführvorrichtungen 2 im wesentlichen tangential zur zylindrischen Form des Behälters 100 angeordnet, jedoch abweichend von der genau tangentialen Richtung näher zur Achse des Behälters 100 angeordnet und zwar derart, dass die äussere Begrenzungslinie 101 im Grundriss mit der kreisförmigen Begrenzungslinie 102 des Behälters 100 einen Winkel P von 5 bis 200 bildet.
Die Ableitung des Flotationsschaumes erfolgt bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 durch ein zentrales Ueberströmrohr 103, dessen obere Kante 104 sich um geeignetes Mass 105 über dem Flüssigkeitsspiegel N der Faserstoffsuspension im Behälter 100 befindet.
In der Zeichnung wurde, wie insbesondere aus den Figuren 1 bis 3 ersichtlich ist, eine Belüftungsvorrichtung dargestellt, die einen Kanal 11 aufweist, der aus zwei zylindrischen Bohrungen mit verschiedenen Durchmessers sowie einem rechteckigen Endabschnitt besteht, der bis zum Ende 4 der Belüftungsvorrichtung 3 führt. Zwischen den einzelnen Abschnitten bestehen zwei stufenförmige Ausweitungen 13, 13', wobei im Bereich der Ausweitung 13 die Zufuhr bzw. das Ansaugen von Luft durch die Leitung 14 erfolgt.
Es versteht sich jedoch, dass auch andere beliebige Belüftungsvorrichtungen verwendet werden können.
In der Fig. 1 ist die Lage der oberen Grenze des Bereiches B mit C die der unteren Grenze des Bereiches mit D bezeichnet.
Wie noch aus einem Vergleich der Figuren 1 bis 3 und 6, 7 ersichtlich ist, entfällt bei der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 die Anlauf strecke A der Zuführvorrichtung 2.
Andererseits braucht bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 der Behälter 1 nicht die dargestellte, gegenüber der Anlauf strecke A ausgeweitete Form zu haben.
Er kann durch eine einfache Verlängerung der Anlaufstrekke bzw. ihren Endabschnitt gebildet werden.
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Claims

Patentansprüche 1. Flotationsvorrichtung zum Flotieren von aus Altpapier gewonnener Faserstoffsuspension mit einem Behälter (1, 100), in welchen mindestens eine Zuführvorrichtung (2) für die Zufuhr der zu flotierenden Faserstoffsuspension mündet, welche Zuführvorrichtung (2) mit mindestens einem Belüftungselement (3) zur Belüftung der zugeführten Faserstoffsuspension versehen ist, sowie mit einem Ausgang (7) für Gutstoff und einen Ausgang (6, 20, 103) für den Flotationsschaum aus dem Behälter (1, 100), dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass der Behälter (1, 100) einen freien Flüssigkeitsspiegel (N) der Faserstoffsuspension aufweist, dass die Strömung der Faserstoffsuspension in der Zuführvorrichtung (2) vor der Mündung (5) in den Behälter (1, 100) im wesentlichen horizontal verläuft, und dass sich der Ausgangsquerschnitt (4) des Belüftungselementes (3) bzw. die Ausgangsquerschnitte (4) der Belüftungselemente (3) der Zuführvorrichtung (2) im Bereich (B) von 0 bis 500 mm, vorzugsweise 50 bis 250 mm unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (N) der Faserstoffsuspension im Behälter (1, 100) befindet bzw. befinden.
2. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Ende (4) des Belüftungselementes (3) und der Mündung (5) der Zuführvorrichtung (2) in den Behälter (1) eine im wesentlichen horizontal verlaufende Anlaufstrecke (A) zur Beruhigung der Strömung der Faserstoffsuspension befindet.
3. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (2) im Bereich der Anlaufstrecke (A) einen Kanal (15) mit freiem Flüssigkeitsspiegel (N) enthält, dessen Boden (9) im wesent- lichen horizontal verläuft und im wesentlichen mit der unteren Begrenzung (4') des Ausgangsquerschnittes (4) des Belüftungselementes (3) zusammenfällt.
4. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (15) der Zuführvorrichtung (2) im Anfangsbereich der Anlaufstrecke (A) mit einer Decke (16) versehen ist, die in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension unter einem Winkel (oc) von 20 bis 700, vorzugsweise 30 bis 50° ansteigt und sich über den Flüssigkeitsspiegel (N) der Faserstoffsuspension hinaus erstreckt.
5. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Ende (4) des Belüftungselementes (3) bis zur Mündung (5) der Zuführvorrichtung (2) in den Behälter (1) gemessene Länge der Anlaufstrecke (A) 100 bis 1000 mm, vorzugsweise 200 bis 600 mm beträgt.
6. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Boden (9) des Kanales (15) der Anlaufstrecke (A) in der Form eines Leitbleches (17) über die Mündung (5) der Zuführvorrichtung (2) hinaus in den Behälter (1, 100) erstreckt.
7. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) eine zylindrische Form mit vertikaler Achse (0) aufweist, wobei die Zuführvorrichtung (2) im wesentlichen tangential in den Behälter (100) mündet (Fig. 6, 7).
8. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zuführvorrichtungen (2) am Umfang des Behälters (100) verteilt angeordnet sind.
9. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (2) abweichend von der genau tangentialen Richtung näher zur Achse (O) des Behälters (100) in diesen mündet und zwar derart, dass die äussere Begrenzungslinie (101) der Zuführvorrichtung (2) im Grundriss mit der kreisförmigen Begrenzungslinie des Behälters (100) einen Winkel ( P ) von 5 bis 200 bildet.
10. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) eckig ist (Fig. 1 bis 4).
11. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zuführvorrichtungen (2) zum Zentrum des Behälters (1) sternförmig gerichtet bzw. gegenläufig angeordnet sind.
12. Flotationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung des Schaumes von der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels (N) im Behälter (1, 100) durch eine Ueberströmvorrichtung (6, 103) bzw. eine Absaugvorrichtung (20) erfolgt, während die Ableitung des Gutstoffes entgegen der Bewegungsrichtung des Schaumes im Behälter (1, 100) nach unten erfolgt.
13. Flotationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) durch eine Verlängerung bzw. einen Endabschnitt der Anlaufstrekke (A) gebildet ist.