DE3523998A1 - Verfahren und vorrichtung zur wiedererlangung von feststoffen aus einem strom - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur wiedererlangung von feststoffen aus einem strom

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Description

Die Erfindung betrifft die Wiedererlangung von Fasern, um den Aufbau von Feststoffen auf der Oberfläche und innerhalb der netzartigen Struktur eines Schaumstoffs auf ein Minimum abzusenken und dadurch den volumetrischen Durchsatz durch den Schaumstoff aufrecht zu erhalten.
Die Verwendung eines hydrophoben Schaumstoff-Filters zum Abtrennen von Feststoffen aus einem Strom ist in US-PS 4 310 424, 4 303 533 und auch in US-PS 4 212 737 beschrieben, aus dem die Verwendung von hydrophobem statt hydrophilem Schaum hervorgeht. Zur Wiedererlangung der Feststoffe von der Schaumstoffoberfläche hat die Anmelderin gemäß früheren Beschreibungen eine Gautschwalze, eine Brause oder andere mechanische Einrichtungen benutzt. Bei diesen Verfahren unter Anwendung mechanischer Einrichtungen besteht die Tendenz, daß sich Feststoffe innerhalb der netzartigen Schaumstruktur verdichten, weil auf die Oberfläche Druck ausgeübt wird. Dabei kann es dann schließlich dazu kommen, daß die Strömung durch das FiI-termedium reduziert wird.
Die Erfindung sieht eine drehbare Trommel, einen riemenartigen Filter oder eine ähnliche Vorrichtung vor, die mit einer Schicht aus offenporigein, hydrophobem Schaum bedeckt ist. Die Dicke des Schaumstoffs ist größer als 3,175 mm (1/8 Zoll) und die Porosität übersteigt 15,75 Poren pro Zentimeter (40 Poren pro Linearzoll). Weitere Merkmale dieses Schaumstoffs sind in US-PS 4 303 533 und 4 310 424 beschrieben.
Der zugeführte, suspendierte Feststoffe enthaltende Flüssigkeitsstrom wird typischerweise in einen Tank oder Behälter eingeleitet, in welchem eine drehbare Trommel angeordnet ist, die mit einem offenporigen, hydrophoben Schaumstoff bedeckt ist. Unabhängig von der jeweiligen bewegbaren Stützvorrichtung für den Schaumstoff wird der Strom auf seinem Weg durch den Schaumstoff gefiltert und hinterläßt einige oder alle Feststoffe an der Oberfläche,
während die restlichen Feststoffe innerhalb der Netzstruktur des Schaumstoffs gefangen werden. Das saubere Filtrat wird aus dem Inneren aus der Trommel oder aus der Riemenkonstruktion entfernt und entweder erneut benutzt 5 oder abgeleitet. Im Schaumstoff eingefangene Stoffe können durch Auspressen gemäß US-PS 4 303 533 und 4 310 424 rückgewonnen werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Wiedererlangung der Feststoffe von der Oberfläche und aus dem Inneren der netzartigen Struktur des Schaumstoffs sieht vor, mindestens einen Teil der Feststoffe in einem Fluid mitzureissen, welches durch den Schaumstoff hindurchgeleitet wird. Zu diesem Verfahren gehören beispielsweise die Schritte:
1.) Entfernung des Stoffs von der Schaumoberfläche und aus der netzartigen Schaumstruktur im Vakuum durch Mitreißen in einem quer gerichteten Fluid; 2.) Verwendung einer Gautschwalze zum Entfernen des größten Teils der Fasern von der Schaumstoffoberfläche und anschließende Vakuumbehandlung der Oberfläche und der netzartigen Schaumstruktur zum Entfernen der restlichen Feststoffe; 3.) Verwendung einer Vakuumdüse oder einer Vakuumgautschwalze zum Entfernen der Feststoffe von der Oberfläche und aus der netzartigen Schaumstruktur; 4.) Wasser- oder Luftbestrahlung von der Innenseite der bewegbaren Stützvorrichtung des Schaumstoffs zum Lockern und Mitreißen der restlichen Feststoffe, nachdem zunächst der Hauptteil der Feststoffe mittels einer Vakuumdüse oder Gautschwalze entfernt wurde.
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In jedem Fall ist es wichtig, daß das mechanische Element, mindestens hinsichtlich seiner ortsfest angeordneten Teile mindestens in solchem Abstand vorgesehen ist, daß es mit dem Schaumstoff wenn überhaupt minimalen Kontakt hat. Aufgrund seiner Natur hat der bewegte und belastete Schaumstoff wenig geometrische Integrität und kann sogar Bereiche haben, die von der Vorrichtung zur Wiedergewinnung unterschiedliche Abstände haben. Wenn der
Schaumstoff irgendeine nennenswerte regelmäßige Berührung mit den ortsfesten Teilen der Vorrichtung zur Wiedererlangung hat, unterliegt er unnötigem Abrieb, Verzerrungen und sonstigen Beeinträchtigungen seiner strukturellen Unversehrtheit.
Wenn eine Gautschwalze oder eine Vakuumgautschwalze benutzt wird, bietet die sich bewegende Fasermatte auf der Schaumstoffoberfläche einen Abstand selbst dann, wenn es unter der Walze zu einer minimalen Kompression des Schaumstoffs kommt. Bei einer Vakuumdüse kann z.B. eine flexible Haube sich von der Düse wegerstrecken und mit dem Schaumstoff in Berührung kommen, um das Mitreißen von Feststoffen zu fördern.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die hohe Kapazität des Filters, d.h. die maximale volumetrische Durchflußleistung durch wirksame, kontinuierliche und
- gründliche Wiedererlangung von Feststoffen von der FiI-trieroberflache und aus der netzartigen Struktur aufrechterhalten werden kann, wodurch jegliche Tendenz zum Aufbau von Feststoffen oder "Verstopfen" auf ein Minimum eingeschränkt wird, Faktoren, die sonst die Kapazität verringern würden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Wahl verschiedener Kombinationen der erfindungsgemäßen Verfahren zur Wiedererlangung von Feststoffen es ermöglicht, die Konsistenz der Feststoffe nach Maß zu bestimmen, um den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalls gerecht zu werden. So können z.B. Feststoffe vom Schaumstoff mit einer Konsistenz von 1 bis 41 allein bei Anwendung des Vakuums und mit einer Konsistenz bis zu 192 wiedererlangt werden, wenn eine Kombination von Gautschwalze und Vakuum gemäß der Lehre der Erfindung angewandt wird.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften
Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine Ansicht einer Schaumtrennvorrichtung mit
Trommel gemäß der Erfindung, bei der eine Vakuumdüse zur Wiedererlangung von Feststoffen von der
Schaumstoffoberfläche und aus der netzartigen
Schaumstruktur vorgesehen ist;
Fig. 1a eine vergrößerte Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, die an der Vakuumdüse eine flexible
Haube zeigt;
Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 einer Schaumtrennvorrichtung gemäß der Erfindung mit Riemen, bei
der eine Gautschwalze, gefolgt von einem Luftstrahl aus dem Inneren der Trommel vorgesehen
ist;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 einer trommelartigen Schaumtrennvorrichtung.
In den Fig. 1 bis 3 sind Trennvorrichtungen oder Filter mit Schaumstoff zur Verwendung an Pulpen- oder Papierfabrikationsströmen gezeigt. Die Vorrichtungen lassen sich mit Vorteil zur Wiedergewinnung und zum Eindicken von Fasern in Strömen mit gelegentlicher oder kontinuierlicher starker Faserbelastung benutzen.
Die in Fig. 1 gezeigte Trennvorrichtung 10 zum Abscheiden und Eindicken weist eine Drehtrommel 12 mit einer dünnen Schicht aus offenporigem, federnd nachgiebigem, hydrophoben Schaumstoff 14 auf, dessen Dicke im Bereich von 3,175 mm bis 50,80 mm (1/8 bis 2 Zoll) .liegt und vorzugsweise ca. 25,40 mm (1 Zoll) ist. Die Porosität des Schaumstoffs liegt im Bereich von 15,75 bis 31,50 Poren pro Zentimeter (40 bis 80 Poren pro Linearzoll (40 ppi bis 80 ppi)), vorzugsweise im Bereich von 25,59 bis 31,50 Poren pro Zentimeter (65 bis 80 ppi). Weitere Merkmale des Schaumstoffs sind in US-PS 4 303 533 und 4 310 424 beschrieben.
Der zugeführte Strom oder Faserbrei ist eine wässrige Lösung eines Cellulosebreis, der routinemäßig von den Pulpen- oder Papierherstellungsverfahren zufließt und gewünschtes Fasermaterial, kleine Verschmutzungen und kleine unerwünschte Faserteile enthält. Dieser Strom wird einem die Drehtrommel 12 enthaltenden Behälter 16 durch ein Einlaufrohr 18 zugeführt. Auf seinem Weg durch den Schaumstoff 14 wird der Strom gefiltert und hinterläßt den größten Teil der größeren, erwünschten Fasern 20 auf der Schaumstoffoberfläche. Der Schaumstoff läßt den größten Teil der Schmutzstoffe und kleine Faserteilchen mit dem flüssigen Filtrat 22 durch, welches aus dem Inneren der Trommel durch ein Auslaufrohr 24 abfließt. Durch die unterschiedliche Höhe zwischen dem äußeren Flüssigkeitspegel im Behälter 16 und dem inneren Flüssigkeitspegel des Filtrats 22 entsteht ein Druckunterschied Δ ρ.
Die trommelartige Trennvorrichtung gemäß Fig. 1 ist mit einer Rückgewinnungsvorrichtung 26 in Form einer Vakuumdüse versehen, die die Fasermatte oder den Hauptteil der Feststoffe von der Schaumstoffoberfläche und die restlichen Faserpartikel aus der netzartigen Schaumstruktur entfernt, wenn als Fluid Luft und Restwasser im Schaumstoff in Querrichtung durch den Schaumstoff fließen und die Teilchen in ihrem Strom mitreißen und nach außen zur und in die Vakuumdüse bewegen. Brausen oder Sprühvorrichtungen können nach Wunsch vorgesehen sein, um anschliessend die Schaumstoffoberfläche zu säubern.
Von der Rückgewinnungsvorrichtung 26 in Form der Vakuumdüse werden die Feststoffe und ihnen zugeordnete Restflüssigkeit in einem Abscheider 27 abgesetzt, der über ein Rohr 28 mit einem Gebläse 29 und einem Luftauslaß 29a verbunden ist. Die Feststoffe, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 typischerweise Fasern einer Konsistenz von 1 bis 41 (1? O entspricht 10 000 Teilen pro Million Cppm)) sind, werden vom Abscheider 27 durch ein Auslaß-
rohr 30 entfernt. Das Gebläse 29 erzeugt typischerweise ca. 20,32 bis 30,48 cm Wassersäule (8 bis 12 Zoll) Vakuum an der Düse.
Im Vergleich zu anderen Trommelfiltern hat die Trennvorrichtung gemäß Fig. 1 folgende Vorteile:
1.) Eine signifikant höhere ungedämpfte Flächendurchflußleistung von 15 bis 30 Gallonen/Quadratfuß/Minuten im Vergleich zu den 10 bis 20 Gallonen/Fuß/Minute, die mit einer genormten oder typischen Schichtvorrichtung mit Drahtrost oder Lochplatte und Schwerkraftwirkung oder einer Vakuumeindickvorrichtung erzielbar sind. 2.) Das Potential für gehaltene .Faserkonsistenzen liegt im Bereich von 12 bis 191 im Vergleich zu den maximal 121, die mit typischen Schichtvorrichtungen mit Draht oder Lochplatte oder mit Eindickvorrichtungen erzielbar sind, wenn mehrfache Vorrichtungen zur Wiedererlangung verwendet werden.
Die naturgegebene Widerstandsströmung beim typischen Eindickungsdraht ist höher als beim Schaumstoff innerhalb der hier offenbarten Porositäts- und Dickenbereiche, und diese Bereiche ermöglichen aufgrund ihrer Porosität und ihres Leervolumens eine verstärkte Fluidabführ- und Antriebskraft während des ganzen Verfahrens im Vergleich zu der bei einer mit Draht bedeckten Eindickvorrichtung erzielbaren Kraft. Die Erfindung ermöglicht es, diese Strömung ungedämpft zu halten.
In Fig. 1a ist ein Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 gezeigt, bei dem eine flexible Haube 26a an der steifen Vakuumdüse befestigt ist. Dies verhindert, daß die steife Düsenkonstruktion mit dem Schaumstoff in eine Schaden hervorrufende Berührung tritt, ermöglicht aber ein verstärktes Mitreißen im Vakuum, da sie äußere Fluidströmungen auf ein Minimum einschränkt und die Hauptfluidströmung in Querrichtung durch den Schaumstoff leitet. Die flexible Haube 26a beschädigt den Schaumstoff nur wenig,
wenn überhaupt.
Fig. 2 zeigt eine Trennvorrichtung 110 mit einem Riemen öder Filter aus Schaumstoff 114 von entsprechend gewählter Porosität und Dicke. Der Schaumstoff 114 läuft um Drehglieder 112a und 112b um. In der schematischen Darstellung der Trennvorrichtung 110 ist zu erkennen, daß der zugeführte Strom in einem Behälter 116 auf dem Schaumstoff 114 abgesetzt wird, und daß das Filtrat 122 unter Vakuum in einen Behälter 123 gesaugt wird, um durch ein Auslaßrohr 124 entfernt zu werden. Die sich bildende Fasermatte 120 wird mittels einer Abstreifklinge 126 von der Oberfläche einer Gautschwalze 125 zurückerlangt. Zum Säubern der Riemenoberfläche des Schaumstoffs und der netzartigen Schaumstruktur nach der Wiedergewinnung ist eine Vakuumdüse 128 vorgesehen. Zu der hier gezeigten Kombination gehört ferner ein Abscheider 127, ein Luftauslaß 128a und ein Auslaßrohr 130 für die Fasern. Ein hier nicht gezeigtes Gebläse ist wie in Fig. 1 angeschlossen, um an der Vakuumdüse 128 Unterdruck zu erzeugen.
In Fig. 3 ist eine Trennvorrichtung 210 ähnlich der Vorrichtung gemäß Fig. 1 gezeigt, die einen Behälter 216, eine Trommel 212 und Schaumstoff 214 aufweist. Zu der Trennvorrichtung 210 gehört eine Vakuumgautschwalze 226, von der eine Abstreifklinge 226a die Fasern abstreift und sie unter Schwerkraft auf eine Rutsche 231 und dann in einen Behälter 232 fallen läßt, aus dem die Fasern durch ein Auslaßrohr 230 entfernt werden. Ein Fluid, bei dem es sich um Luft, Wasser oder beides handeln kann, wird aus einer Fluiddüse 240 in Querrichtung durch den in Umdrehung versetzten Schaumstoff 214 geleitet, um die Feststoffe von der Oberfläche und aus der netzartigen Struktür mitzureißen, die von der Vakuumgautschwalze 226 nicht aufgenommen wurden, und um diese dann auf der Rutsche 231 abzulagern.
Mit Rückgewinnungsvorrichtungen gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Vorteile des Schauinstofffilters während beträchtlicher Zeitspannen und bei minimaler Belastung oder "Verstopfung" der netzartigen Struktur des Schaumstoffs erzielt werden.
Nachfolgend sind die Daten zusammengestellt, die bei einem Filtrierversuch mit Schaumstoff an einem alkalischen Bleichmittelsammler unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit Vakuumdüse erzielt wurden. Dabei wurde ein steifer Schaumstoff in einer Dicke von 25,40 mm (1 Zoll) und mit 25,59 Poren pro Zentimeter (65 ppi) auf einer Trommel benutzt, die mit einer Geschwindigkeit von 2,5 U/min gedreht wurde:
Dauer: 47 Stunden (Schaumbenutzung)
Strömung: (Einfluß) 63 GPM (Gallonen/Minute)
Strömung: (Durchfluß) 27,9 GFM (wirksame Fläche Gallonen/Quadratfuß/Minute)
Vakuum: 8 Zoll (Wasser Δ P)
Strom: TSS ASCHE TS T pH
(ppm) (S) (ppm) (F)
Zufuhr: 294 14 5 092 116 9,6
Filtrat: 80 40 4 812 116 9,6
Faser: 15 558 2 19 636 116 9,6
Erläuterung: TSS = Gesamtmenge suspendierter Feststoffe
TS = Gesamtmenge Feststoffe
T = Temperatur (in Fahrenheit)
Beim Einsatz der Vorrichtung mit Schaumstoff zur Filtration und allein einer Gautschwalze zur Wiedererlangung kann ein Faserzusammenhalt oder eine Konsistenz bis zu 19! erzielt werden. Dies läßt sich jedoch nicht leicht ohne Anlegen von Vakuum oder sonstiges Mitreißen mit Hilfe eines Fluids zur Entfernung von Stoffen aus der netzartigen Schaumstruktur und entsprechendes Verhindern einer Belastung oder Verstopfung aufrecht erhalten.
Bei einem anderen Versuch wurde Weißwasser einer Papiermaschine in einer Vorrichtung ähnlich der in Fig. 1 gezeigten mit Vakuumdüse behandelt. Hier diente als Stofffänger ein steifer Schaumstoff in einer Dicke von 25,4 mm (1 Zoll) und mit 31,50 Poren pro Zentimeter (80 ppi), und die entsprechende Trommel wurde mit 3,5 U/min gedreht. Dabei wurden folgende Daten festgestellt:
Dauer: Strömung: Strömung:
Vakuum:
(Einfluß) (Durchfluß)
43 Stunden (Schaumbenutzung) 87 GPM (Gallonen/Minute) 2,8 GFM (wirksame Fläche Gallonen/Quadratfuß/Minute ) 6 Zoll (Wasser Δ P)
Strom:
Zufuhr: Filtrat: Faser:
TSS
(ppm)
3 353
27
38 084
ASCHE
(S) 23 29 20
TS
(ppm)
4 670
1 369
39 950
(F) 100 100
pH
5,8 5,8 6,0
Hierbei handelt es sich um die größte Rückgewinnung von Fasern bei den Versuchen unter Verwendung einer Vakuumdüse allein, und sie näherte sich Al. Bei dieser Konsistenz können die Fasern unmittelbar in die Papiermaschinenanlage zurückgeleitet werden. Es ist offenkundig, daß die Kombination aus Gautschwalze und Vakuum die wirksamste Weise wäre, um Fasern aus dem Schaumstoff wieder zu erlangen und einzudicken bis zu einer Konsistenz von 191 für die Lagerung oder Beseitigung.
Ein typischerer Lauf als Stoff-Fänger unter Verwendung des gleichen Weißwassers als Zufuhrstrom und des gleichen Schaumstoffs ergab bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel von 2,0 U/min folgende Ergebnisse:
Dauer: Strömung: Strömung:
Vakuum:
(Einfluß) (Durchfluß)
24 Stunden (Schaumbenutzung) 178 GPM (Gallonen/Minute) 6,0 GFM (wirksame Fläche Gallonen/Quadratfuß/Minute ) 8 Zoll (Wasser Δ P)
TSS -13- TS T 3523998
Strom: (ppm) ASCHE (ppm) (F) pH
2 594 m 3 574 82
Zufuhr: 67 15 1 537 82 5,3
Filtrat: 63 5,4
Faser: 24 912 13 26 372 81 5,1
Die Rückgewinnung suspendierter Feststoffe aus Verfahrensströmen bei der Papierbreiherstellung kann mit einer erfindungsgemäßen Rückgewinnungsvorrichtung für Fasern unter Verwendung des beschriebenen Schaumstoff-Filters über viele Stunden aufrecht erhalten werden. Das ist wichtig, weil in Anlagen der genannten Art typischerweise zwischen 6,5 und 20,5 Tonnen Fasern pro Tag anfallen. Die Analyse der wiedererlangten Fasern einschließlich der Freiheit, Viskosität, Permanganatzahl, Faserlänge zeigt, daß sie alle im normalen Bereich für erwünschte und nutzbare Fasern liegen.

Claims (11)

Champion International Corporation New York, N.Y. U.S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Wiedererlangung von Feststoffen aus einem Strom Priorität: 26. Juli 1984 /U.S.A. Anmelde-Nr. 634 594 Patentansprüche
1. Verfahren zur Behandlung von Suspensionen von Feststoffen in einer Flüssigkeit zum Trennen eines wesentlichen Teils der Feststoffe aus der Flüssigkeit, bei dem die volumetrische Strömung der Flüssigkeit durch ein offenporiges, netzartiges, hydrophobes Schaumstoff-Trennmedium maximiert und die maximierte Trennung während einer ausgedehnten Zeitspanne aufrecht erhalten wird,
dadurch gekennze ichnet, daß ein offenporiges, netzartiges, hydrophobes Schaumstoff-Trennmittel in einer Dicke von 3,175 mm (1/8 Zoll) oder mehr und einer Porosität von mehr als 15,75 Poren pro linearem Zentimeter (40 ppi) vorgesehen wird, daß dieses Schaumstoff-Trennmittel einem Druckunterschied und einem Strom der Suspension ausgesetzt wird, wobei eine Strömung von Flüssigkeit in das Mittel und aus dem Mittel erzeugt wird, ein Niederschlag eines Hauptteils der Feststoffe auf der Oberfläche des Mittels und ein Niederschlag mindestens eines Teils des Restes in der netzartigen Schaumstruktur, und daß mindestens ein Teil der Feststoffe von der Schaumstoffoberfläche und aus der netzartigen Struktur durch Mitreißen von Feststoffen in einem nach außen gerichteten Fluid wiedererlangt wird, welches sich in Querrichtung in Berührung mit dem Mittel bewegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das Fluid innerhalb der netzartigen Struktur bewegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sich das Fluid durch die netzartige Struktur bewegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch g ekennzeichne t, daß das Fluid mittels einer im Abstand von dem Mittel angeordneten Vakuumdüse bewegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennz e ichne t, daß die Vakuumdüse steif ist und eine flexible Haube in Berührung mit dem t Teil der Feststoffe auf der Oberfläche des Mittels trägt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Feststoffe auf der Oberfläche des Mittels im wesentlichen mittels einer Gautschwalze entfernt wird, ehe das Fluid in Querrichtung bewegt und nach außen und in Berührung mit dem Mittel geleitet wird.
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7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifklinge benutzt wird, um die Feststoffe von der Gautschwalze zu entfernen, und daß das Fluid, welches auf der Oberfläche des Mittels und innerhalb der Netzstruktur des Mittels verbliebene Feststoffe mitreißt, nach der Gautschwalze wirkt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumgautschwalze das Fluid aus dem Inneren der netzartigen Struktur des Mittels nach außen richtet.
ORIGINAL iNSPECTED
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid von innerhalb einer sich drehenden Konstruktion, die das Mittel stützt, geliefert wird.
5
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch g e kennzeichnet, daß durch die Gautschwalze Vakuum zum Bewegen des Fluids angelegt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel auf einem Endlosriemen angebracht ist.
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