DE4116916C2

DE4116916C2 - Flotationseinrichtung zur Störstoff- insbesondere Druckfarbenentfernung aus Altpapiersuspensionen

Info

Publication number: DE4116916C2
Application number: DE19914116916
Authority: DE
Inventors: Herbert Britz; Erich Dipl Ing Dr Linck; Anton Selbherr
Original assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH; Escher Wyss GmbH
Current assignee: Voith Paper Fiber and Environmental Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2011-05-25
Also published as: EP0514741A2; ATE135941T1; EP0514741B1; EP0514741A3; DE4116916A1; US5279424A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flotationseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Flotationseinrichtungen dienen dazu, insbesondere bei der Altpapieraufbereitung hergestellte Faserstoffsuspensionen von Störstoffen und Druckfarbenpartikeln zu befreien. Dazu werden in bekannter Weise Luftblasen in die Suspension eingemischt, welche - zumeist zusammen mit Chemikalien - in der Flotationsstufe einen die Verunreinigungen enthaltenden Schaum bilden, welcher abgeleitet wird. Zur Erzeugung der Luftblasen und Vermischung mit der Suspension haben sich Stufendiffusoren bereits bewährt, da sie sowohl das Einsaugen von Luft als auch die Bildung und Verteilung von Luftblasen begünstigen.

Eine bekannte Flotationseinrichtung der genannten Art ist z. B. aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 90 07 266 U1.

Bei den bekannten Flotationsanlagen wird jedoch immer wieder festgestellt, daß nicht alle Störstoffpartikel durch Flotation ausgeschieden werden, die grundsätzlich zur Flotation geeignet waren. Insbesondere wurde festgestellt, daß der Korngrößenbereich der wirklich ausgeschiedenen Störstoffe schmaler ist als der Korngrößenbereich der in der Suspension vorhandenen Störstoffe.

Auch die deutsche Offenlegungsschrift DE 33 22 853 A1 befaßt sich mit einer Flotationsvorrichtung zum Entfernen in Flüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen.

Diese weist zur Vermischung von Luft und Flüssigkeit eine Kammer mit konvergierenden Seitenwänden auf, in die Luft mit Hilfe einer Gasblaseinrichtung durch eine Vielzahl von Öffnungen eingepumpt wird. Dabei erfolgt eine allmähliche Beschleunigung der belüfteten Flüssigkeit zu dem Flotationsbehälter hin, in den sie einmündet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flotationseinrichtung zu schaffen, die geeignet ist, einen möglichst breiten Korngrößenbereich der Störstelle zu erfassen und auszuscheiden. Dies soll mit geringem Aufwand erfolgen können. Die Einrichtung soll kompakt und platzsparend aufgebaut sein.

Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vollkommen gelöst.

In den sich anschließenden Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte Ausführungsformen beschrieben.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Flotationseinrichtung ist es möglich, die Suspension in optimaler Weise mit Luftblasen zu vermischen, bevor sie in den Flotationsbehälter eingeleitet wird. Es kann durch den Stufendiffusor eine relativ große Luftmenge (Luftbeladung etwa 60% und mehr) in die Suspension eingemischt werden. Infolge der hydraulischen Verhältnisse im Stufendiffusor wird die eingezogene Luft in eine Vielzahl von Luftblasen verteilt und mit der Suspension gut vermischt. Das am Ende des Stufendiffusors sich anschließende Umlenkteil wirkt auf die belüftete Suspension zunächst als Prallmischer, was die Verteilung der Luftblasen weiter verbessert. Wesentlich ist auch, daß das Umlenkteil für die verschiedenen Strombahnen der Suspension unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten bewirkt. Das rührt daher, daß die verschiedenen Anteile der Suspension zwischen dem Einlauf für das Umlenkteil und dem Einlauf für den Flotationsbehälter unterschiedliche Strömungswege zurücklegen bei zudem unterschiedlichen Querschnitten. Durch die besondere Gestaltung dieses Umlenkteiles wird eine homogene Zuströmung über einen Prallbereich in eine Abströmung mit einseitig bevorzugter Richtung erzeugt. Es entstehen, über den Strömungsquerschnitt kurz hinter der Prallmischzone gesehen, Bereiche mit unterschiedlichen Turbulenzgraden, was zu unterschiedlichen Luftblasengrößen führt. Damit ist in einer einzigen Flotationszelle die Anlagerung von kleinen und großen Druckfarbenpartikeln gewährleistet, da kleine Partikel möglichst mit kleinen Luftblasen und große Partikel möglichst mit großen Luftblasen zusammengebracht werden sollten. Gleichzeitig wird durch die intensive Mischung vor allem die Anlagerung der kleinen Druckfarbenpartikel an die Luftblasen ermöglicht.

Der stromab der Umlenkung folgende Mischungsdiffusor hat darüber hinaus den Vorteil, am Ende der Mischstrecke für eine gleichförmige, niedrige Eintrittsgeschwindigkeit in den Flotationsbehälter zu sorgen. Dabei geht der Turbulenzgrad kontinuierlich zurück, bleibt aber groß genug erhalten, um das Wiedervereinigen von Luftblasen zu vermeiden. Insgesamt wird durch diese Maßnahmen eine optimale Flotationswirkung in der Flotationseinrichtung ermöglicht.

Die Erfindung wird erläutert durch Zeichnungen, von denen zeigt

Fig. 1 schematisch angeordnet den Schnitt durch den Teil einer erfindungsgemäßen Flotationseinrichtung;

Fig. 2 schematisch perspektivisch dargestellt einen zur Flotationseinrichtung gehörenden Stufendiffusor mit Umlenkteil;

Fig. 3 schematisch Strömungsbahnen im Umlenkteil.

Fig. 1 zeigt schematisch dargestellt den Schnitt durch zwei übereinander stehende Flotationsbehälter 1 und 1′. Die zu reinigende Suspension (Pfeil A, A′) wird durch jeweils eine Ringleitung 16, 16′ den Belüftungsvorrichtungen 4 zugeleitet, welche eine Mehrzahl von Stufendiffusoren 5 enthalten. Der Einfachheit halber sind nicht alle Stufendiffusoren dargestellt. Aus den Stufendiffusoren 5 gelangt die belüftete Suspension in die Umlenkteile 11, in welche am Ende die Mischungsdiffusoren 12 integriert sind und von dort durch Zuführungsöffnungen 2 in den jeweiligen Behälter 1 bzw. 1′.

Die in diesem Beispiel selbst ansaugende Belüftungsvorrichtung 4 erhält die benötigte Luft aus dem Raum innerhalb des Behälters 1 bzw. 1′ oberhalb des Suspensionsniveaus 3. In den Fällen, wo die Behälter geschlossen sind, kann Flotationsluft über eine Leitung 17 angesaugt werden, die z. B. mit dem hier nicht gezeigten Schlammsammelbehälter verbunden sein kann. Ein großer Teil wird jedoch in der Regel aus der Luft stammen, die aus dem Flotationsschaum 9 im Behälter entweicht. Durch die Luftrückführung hat diese Ausführung nur eine äußerst geringe, unerwünschte Schwadenbildung für die Umgebung. Aus dem Raum oberhalb des Suspensionsniveaus gelangt die Luft über Leitungen 18 in die Lüftungseinrichtung 4. Der Gutstoff (Pfeil B bzw. B′) wird in der Nähe des Behälterbodens abgeführt. Der über die Oberkante 8 der Stauvorrichtung 7 überlaufende Flotationsschlamm 9 gelangt über den Schlammtrichter 13 bzw. 13′ aus dem Flotationsbehälter heraus (Pfeil D).

Die Fig. 1 enthält auch eine Darstellung der Wasserspritzrohre 14 und Reinigungselemente 15, durch welche ohne manuelle Arbeit die Betriebssicherheit der Einrichtung wesentlich verbessert werden kann. Wie hier gezeigt, werden Wasserspritzrohre und Reinigungselemente zweier Zellen von einem Motor 20 bewegt.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Skizze eines Stufendiffusors 5 mit sich anschließendem Umlenkteil 11. Am Stufendiffusor ist ferner ein Teil des Rohres 18 zur Belüftung sichtbar, das in der Nähe des Stufensprunges 6 mündet. Die Darstellung des Umlenkteils 11 verdeutlicht insbesondere die diffusorförmige Erweiterung des Mischungsdiffusors 12, wobei in diesem Falle eine Sprungkante 19 erkennbar ist, welche die Turbulenzwirkung weiter verbessert.

In Fig. 3 ist der Verlauf von Stromfäden im Umlenkteil 11 skizziert, dargestellt in der Blickrichtung, wie die Strömung aus einem Stufendiffusor 5 zugeführt wird. Man erkennt deutlich die unterschiedliche Länge zweier dargestellter Strombahnen, 21 und 22, in diesem Umlenkteil.

Es ist vorstellbar, daß die erfindungsgemäße Flotationseinrichtung auch bei nicht aus Altpapier erzeugten, verschmutzten Fasersuspensionen verwendbar ist, sofern die Art und Größe der Schmutzpartikel mit der der genannten Problemstellung vergleichbar sind und daher ausflotiert werden können.

Claims

1. Flotationseinrichtung zur Störstoff- insbesondere Druckfarbenentfernung aus Altpapiersuspensionen, welche aus mindestens einem befüllbaren Behälter (1) besteht, der mit Zuführungsöffnungen (2) versehen ist, durch die die zu reinigende Suspension an Stellen, welche unterhalb des Suspensionsniveaus (3) im befüllten Behälter liegen, vermischt mit Luftblasen, eingeführt wird, wobei die Belüftungseinrichtung (4) für die Suspension durch Stufendiffusoren (5) gebildet wird, in denen in der Nähe eines Stufensprunges (6) die Luft angesaugt oder eingepreßt werden kann, wobei der Behälter mit einer Stauvorrichtung (7) mit einer Oberkante (8) versehen ist, über die der Störstoffe enthaltende Flotationsschaum (9) entfernt werden kann, wobei unterhalb der Zuführungsöffnungen (2) für die zu reinigende Suspension im Behälter mindestens eine Gutstoffabführleitung (10) vorhanden ist, aus der die gereinigte Suspension aus dem Behälter (1) abgezogen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß, in Strömungsrichtung gesehen, dem Stufendiffusor (5) ein Umlenkungsteil (11) folgt, das eine im wesentlichen rechtwinkelige Umlenkung der Strömungsrichtung der mit Luftblasen vermischten Suspension herbeiführt, das als Prallmischer wirksam ist und das anschließend einen Mischungsdiffusor (12) mit diffusorartig in einer bevorzugten Strömungsrichtung sich erweiterndem Strömungsquerschnitt enthält.

2. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischdiffusor (12) sowohl stetig als auch unstetig sich erweiternde Strömungsquerschnitte aufweist.

3. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Belüftungseinrichtung (4) vorhandenen Stufendiffusoren (5) einen Eingangsquerschnitt zwischen 300 mm² und 1000 mm² aufweisen.

4. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Belüftungseinrichtung (4) vorhandenen Stufendiffusoren (5) zwei Stufensprünge haben, wobei die Luftzufuhr kurz hinter dem ersten Stufensprung vorgesehen ist.

5. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) im wesentlichen geschlossen ist und daß die Belüftungseinrichtung (4) aus dem im Behälter oberhalb des Suspensionsspiegels liegenden Raum mit Luft versorgt wird.

6. Flotationseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) im wesentlichen geschlossen ist und die Luft, die aus der im Behälter befindlichen Suspension sowie aus dem Flotationsschaum (9) innerhalb und/oder außerhalb des Behälters (1) austritt, so geführt wird, daß sie wiederum zur Belüftung der nachströmenden, zu reinigenden Suspension verwendbar ist.

7. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Belüftung verwendete Luft von dem Stufendiffusor (5) selbständig angesaugt werden kann.

8. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufendiffusoren (5) vertikal außen neben der Seitenwand des Flotationsbehälters stehen und die Umlenkteile (11) eine im wesentlichen horizontale Suspensionseinführung bewirken.

9. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Flotationsbehälter (1) übereinander angeordnet sind und daß der Flotationsschaum (9) des oben liegenden Behälters über die Oberkante (8) der Stauvorrichtung (7) in den Schaumtrichter (13) des oben liegenden Behälters und von dort in den Schaumtrichter (13′) des darunter liegenden Behälters hineinfließen kann, wobei die gereinigten Gutstoffe (B, B′) beider Behälter getrennt oder gemeinsam erfaßt werden können.

10. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bewegbares Wasserspritzrohr (14) innerhalb des Behälters vorhanden ist, welches die Behälterinnenwandung im Bereich der Schaumschicht oder den Schlammtrichter (13) durch Zugabe von Wasser periodisch oder kontinuierlich reinigen kann.

11. Flotationseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwand oder der Schlammtrichter einen runden Grundriß hat und daß die Austrittsöffnung des Wasserspritzrohres (14) auf einer kreisförmigen Bahn bewegt werden kann.

12. Flotationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante der Stauvorrichtung (7) einen runden Grundriß hat und daß der dort befindliche Schlammeinlauf durch ein auf kreisförmiger Bahn bewegbares Reinigungselement (15) gereinigt werden kann.

13. Flotationseinrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserspritzrohr (14) und Reinigungselement (15) gemeinsam bewegbar sind.