EP0243690A2 - Flotationsbehälter oder -zelle - Google Patents

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EP0243690A2
EP0243690A2 EP87104540A EP87104540A EP0243690A2 EP 0243690 A2 EP0243690 A2 EP 0243690A2 EP 87104540 A EP87104540 A EP 87104540A EP 87104540 A EP87104540 A EP 87104540A EP 0243690 A2 EP0243690 A2 EP 0243690A2
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EP
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flotation cell
mixing tube
flotation
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Peter Schweiss
Hans-Dieter Dörflinger
Hans-Otto Henrich
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JM Voith GmbH
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    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water
    • D21F1/70—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water by flotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/1443—Feed or discharge mechanisms for flotation tanks
    • B03D1/1456—Feed mechanisms for the slurry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03D1/24—Pneumatic
    • B03D1/247—Mixing gas and slurry in a device separate from the flotation tank, i.e. reactor-separator type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
    • Y10S261/75—Flowing liquid aspirates gas

Definitions

  • the invention relates to a flotation tank according to the preamble of claim 1.
  • a flotation tank is known from DE-OS 31 20 202.
  • a flotation container with an injector device has become known (US Pat. No. 4,110,210), in which the injector mouth is approximately halfway between the suspension level and the bottom of the Container is arranged.
  • the injector mouth is approximately halfway between the suspension level and the bottom of the Container is arranged.
  • the foam outlet is provided on the other side, namely on the straight longitudinal wall of the flotation container, and the outflow direction of the injector is essentially vertical, with a mixing section or a mixing tube missing.
  • the object of the invention is to achieve a good flotation effect without additional dilution of the suspension with good foam removal, despite the simplicity of a flotation container constructed as just described.
  • the mixing tube 1 dips essentially vertically from above after it has passed through the jacket wall of the container is in the suspension.
  • the mouth 2, which is designed as a radial diffuser, is located a considerable distance above the bottom of the container, the distance between the suspension surface or the overflow edge 7 of the foam discharge opening being considerably greater than the distance between the mouth 2 and the container bottom.
  • the ratio of the distances f 1 / f 2 is approximately between 0.3 and 0.5, preferably between 0.3 and 0.4.
  • the foam discharge opening 6 leads the foam to a foam channel 8 which extends axially along the jacket of the container. On the same side as the foam channel 8 there is also the liquid discharge opening 9 with a discharge flange 10. This discharge opening 9 is located very far down, practically on the bottom of the container.
  • the central axis of the mixing tube 1, through which the entire amount of suspension supplied to each flotation cell is introduced, is located in the half of the container which lies on the other side of the foam channel 8 and the discharge opening 9.
  • the distance 11 from the central axis (vertical diameter) of the flotation tank is preferably between 0.15 and 0.25 times, most preferably between 0.18 and 0.22 times the diameter D of the cross-sectional area shown Flotation cell.
  • This cell or the container is designed as a horizontal cylinder, that is to say has a base body with an essentially circular cross section. A horizontal ellipse can also be used as a cross section. Then the ratio of the distance 1 1 just referred to the horizontal diameter of the ellipse.
  • the cover plate 11 which covers the discharge opening 9 and creates a discharge channel 12, which extends along the container shell, preferably from one boundary wall 19 of each flotation cell to the other boundary wall 20.
  • trigger slots 13 and 14 are provided in the region of the shell of the flotation container , wherein the upper trigger slot 14 has a gap width which is between 0.1 and 0.3 times is preferably between 0.2 and 0.3 times, and the lower discharge slot has a gap width which is between 0.1 and 0.2 times the inside diameter of the mixing tube 1.
  • the cover wall preferably has an arcuate course, which - as shown - can also be approximately polygonal, so that its upper surface is inclined obliquely upward in order to prevent air from becoming stuck in the exhaust duct 12.
  • the injector preferably has an orifice 3 close to the surface of the suspension, followed by air intake slots 5 in the jacket of the mixing tube 1. As shown in dash-dotted lines, a central air intake pipe 21 can also be passed through the diaphragm.
  • the arrangement shown results in the best possible flotation effect with the greatest possible utilization of the entire container cross section.
  • the container cross-section is used to the greatest possible extent, it being possible to increase the throughput of the suspension considerably without the flotation effect being impaired; On the contrary, the flotation effect is significantly improved, so that the number of flotation cells connected in series can still be reduced. It must be taken into account here that the vertical component of the suspension flowing downward must be lower than the rate of ascent of the air bubbles with attached dirt particles. Neither these air bubbles, nor air bubbles at all, should get into the discharge opening 9.

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Abstract

Der Injektor der Flotationszelle, der ein im wesentlichen senk­recht in die Suspension eintauchendes Mischrohr aufweist, das der Luftansaugstelle nachgeschaltet ist, und dem im allgemeinen die gesamte Suspensionsmenge je Flotationszelle zugeführt wird, ist in bezug auf die senkrechte Mittelachse des runden Behälter­querschnitts entgegen der Seite, auf der sich die Schaumabzugs­öffnung und die Flüssigkeitsabzugsöffnung befindet, seitlich versetzt angeordnet. Dabei taucht das Mischrohr (1) nur soweit in die Suspension ein, daß sich seine Austrittsöffnung (Mün­dung 2) mindestens auf der halben Höhe des Niveaus der Überlauf­kante (7) des Schaumabzugskanals (8), vom Behälterboden aus ge­rechnet, befindet. Dabei ist vorzugsweise die Flüssigkeitsab­zugsöffnung (9) in unmittelbarer Nähe des Behälterbodens vorge­sehen, wobei durch ein sich über die Länge der Flotationszelle erstreckendes Abdeckblech (11) ein Abzugskanal (12) geschaffen wird, in den über je einen oberen (14) und unteren (13) Spalt die gereinigte Flüssigkeit eintritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flotationsbehälter entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Flotationsbe­hälter ist bekannt aus DE-OS 31 20 202.
  • Es sind bereits auch ähnliche Flotationsbehälter bekanntgewor­den, bei welchen ebenfalls die Injektormündung sehr dicht ober­halb des Bodens des Flotationsbehälters angeordnet ist (US-PS 42 55 262). Hier ist ein eckiger Behälter verwendet wor­den mit Schaumabzug zu beiden Längsseiten, während die Weiter­leitung der Flüssigkeit (Suspension) von einer benachbarten zur anderen Zelle seitlich über senkrechte, schmale Öffnungen in den Trennwänden, die zwischen den einzelnen Zellen angeordnet sind, erfolgt.
  • Ferner ist ein Flotationsbehälter mit Injektoreinrichtung be­kanntgeworden (US-PS 41 10 210), bei welcher die Injektormündung etwa auf halbem Wege zwischen Suspensionsspiegel und Boden des Behälters angeordnet ist. Auch hier ist ein eckiger Behälter vorhanden, dessen Seitenwände unten abgeschrägt sind, jedoch ist der Schaumabzug an der anderen Seite, nämlich an der geraden Längswand des Flotationsbehälters vorgesehen, und die Ausström­richtung des Injektors ist im wesentlichen vertikal, wobei eine Mischstrecke oder ein Mischrohr fehlen. Bei allen diesen Flota­tionsbehältern mit einzigem Injektorzufluß ist es schwierig, geeignete Strömungsbedingungen zu schaffen, um trotz des ver­hältnismäßig geringen Aufwandes, beruhend auf der Verwendung nur eines einzigen Injektors, einen guten Flotationseffekt und auch einen guten Schaumabzug zu erreichen. Im letzten Falle ist ver­sucht worden, durch spezielle Ausbildung eines nach dem Ventu­ri-Prinzip arbeitenden Injektors mit Zuführung einer Luft-Was­ser-Mischung, den Flotationseffekt zu verbessern. Dies hat den Nachteil, daß bei einer Hintereinanderschaltung von mehreren Flotationszellen von Zelle zu Zelle eine Verdünnung der zu flo­tierenden Suspension erfolgt. Ferner ergibt das Venturi-Prinzip keine geeignete Bläschengröße.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, trotz der Einfachheit eines wie eben beschrieben aufgebauten Flotationsbehälters einen guten Flotationseffekt ohne zusätzliche Verdünnung der Suspension bei gutem Schaumabzug zu erzielen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei
    • Fig. 1 einen Querschnitt durch den Flotationsbehälter und
    • Fig.2 eine Draufsicht im wesentlichen einer einzigen Flo­tationszelle zeigt.
  • Das Mischrohr 1 taucht im wesentlichen senkrecht von oben, nach­dem es durch die Mantelwandung des Behälters hindurchgeführt ist, in die Suspension ein. Die Mündung 2, die als Radialdif­fusor ausgeführt ist, befindet sich ein erhebliches Stück ober­halb des Bodens des Behälters, wobei die Distanz zwischen der Suspensionsoberfläche bzw. der Überlaufkante 7 der Schaumabzugs­öffnung erheblich größer als die Distanz zwischen der Mündung 2 und dem Behälterboden ist. Das Verhältnis der Distanzen f₁/f₂ beträgt etwa zwischen 0,3 und 0,5, vorzugsweise zwi­schen 0,3 und 0,4. Die Schaumabzugsöffnung 6 führt den Schaum zu einer sich axial längs des Mantels des Behälters erstreckenden Schaumrinne 8. Auf der gleichen Seite wie die Schaumrinne 8 be­findet sich auch die Flüssigkeitsabzugsöffnung 9 mit Abzugs­flansch 10. Diese Abzugsöffnung 9 befindet sich sehr weit unten, praktisch am Behälterboden. Die Mittelachse des Mischrohrs 1, durch welches die gesamte jeder Flotationszelle zugeführte Sus­pensionsmenge eingeleitet wird, befindet sich in der Behälter­hälfte, die auf der anderen Seite von Schaumrinne 8 und Abzugs­öffnung 9 liegt. Die Entfernung 1₁ von der Mittelachse (senk­rechter Durchmesser) des Flotationsbehälters beträgt vorzugswei­se zwischen dem 0,15- und dem 0,25-fachen, am günstigsten zwi­schen dem 0,18- und dem 0,22-fachen des Durchmessers D der ge­zeigten Querschnittsfläche der Flotationszelle. Diese Zelle bzw. der Behälter ist als liegender Zylinder ausgebildet, weist also einen Grundkörper mit im wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Auch eine liegende Ellipse als Querschnitt kommt in Be­tracht. Dann bezieht sich das eben angegebene Verhältnis der Distanz 1₁ auf den horizontalen Durchmesser der Ellipse.
  • Wichtig ist das Abdeckblech 11, das die Abzugsöffnung 9 abdeckt und einen Abzugskanal 12 schafft, der sich längs des Behälter­mantels erstreckt, und zwar vorzugsweise von einer Begrenzungs­wand 19 jeder Flotationszelle zur anderen Begrenzungswand 20. Im Bereich des Mantels des Flotationsbehälters sind Abzugsschlitze 13 und 14 vorgesehen, wobei der obere Abzugsschlitz 14 eine Spaltweite hat, die zwischen dem 0,1- und dem 0,3-fachen, vor­ zugsweise zwischen dem 0,2- und dem 0,3-fachen beträgt, und der untere Abzugsschlitz eine Spaltweite, die zwischen dem 0,1- und dem 0,2-fachen des Innendurchmessers des Mischrohrs 1 beträgt, aufweist. Dabei hat die Abdeckwand vorzugsweise einen bogenför­migen Verlauf, der auch - wie dargestellt - etwa polygonförmig sein kann, so daß seine obere Fläche schräg nach oben geneigt ist, um ein Festsetzen von Luft im Abzugskanal 12 zu verhindern.
  • Der Injektor weist vorzugsweise dicht über der Oberfläche der Suspension eine Blende 3 auf, der Luftansaugschlitze 5 im Mantel des Mischrohrs 1 nachgeschaltet sind. Es kann auch, wie strich­punktiert dargestellt, noch ein zentrales Luftansaugrohr 21 durch die Blende hindurchgeführt werden.
  • Mit der dargestellten Anordnung ergibt sich ein bestmöglicher Flotationseffekt unter größtmöglicher Ausnutzung des gesamten Behälterquerschnitts. Bezogen auf den Querschnittsanteil, der von der Suspension ausgefüllt ist, wird der Behälterquerschnitt weitestgehend ausgenutzt, wobei es möglich ist, den Durchsatz der Suspension erheblich zu erhöhen, ohne daß der Flotationsef­fekt beeinträchtigt wird; sondern im Gegenteil, der Flotations­effekt wird noch erheblich verbessert, so daß die Anzahl der hintereinandergeschalteten Flotationszellen noch herabgesetzt werden kann. Es muß hier berücksichtigt werden, daß die Verti­kalkomponente der nach unten abströmenden Suspension kleiner sein muß als die Aufstiegsgeschwindigkeit der Luftbläschen mit angelagerten Schmutzteilchen. Es dürfen weder diese noch über­haupt Luftbläschen im wesentlichen Maße in die Abzugsöffnung 9 gelangen.
  • Somit ist es auf die dargestellte Weise möglich, mit einfachen Mitteln und nur einem einzigen Injektor einen hohen Flotations­effekt zu erreichen. Günstig ist dabei weiter, daß sich durch die exzentrische Anordnung des Mischrohres 1 eine starke Abzugs­komponente der Geschwindigkeit des Schaumes in Richtung der Schaumabzugsöffnung 6 einstellt.
  • So waren bei einer Anordnung nach der anfangs genannten Offen­legungsschrift bei einer für einen Durchsatz von 11000 l/min konzipierten Flotationszelle sieben bis acht Zellen nötig, wäh­rend bei gleichen Volumen bei einem jetzigen Durchsatz von 15000 bis 16000 l/min nur fünf bis sechs Zellen erforderlich sind.

Claims (7)

1. Flotationsbehälter oder -zelle mit Injektoren mit Luftan­saugstelle, die einem im wesentlichen senkrecht in die zu flotierende Flüssigkeit eingetauchten, eine Mündung mit im wesentlichen horizontaler Abströmrichtung aufweisenden Mischrohr vorgeschaltet ist, mit rundem Behälter-Axialquer­schnitt und mit Schaumabzugsquerschnitt mit Überlaufkante und Flüssigkeitsabzug auf ein und derselben Mantelseite des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Mischrohrs (1) von der senkrechten Mittelachse des Behälters zwischen dem 0,15- und 0,25-fachen des Querschnittsdurchmes­sers des Behälters entgegen der Flüssigkeitsabzugsseite seitlich versetzt und die Mündung (2) des Injektors bzw. Mischrohrs (1) in einer Höhe zwischen dem 0,3- und 0,5-fachen der Höhe (Niveau f₂) der Schaumüberlaufkante (7) unterhalb des Niveaus dieser Kante (7) angeordnet ist und die Flüssigkeitsabzugsöffnung (9) in unmittelbarer Nähe des Behälterbodens angeordnet ist.
2. Flotationszelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Mischrohrs (1) von der senkrechten Mit­telachse des Behälters zwischen dem 0,18- und 0,22-fachen des Querschnittsdurchmessers des Behälters entgegen der Flüssigkeitsabzugsseite seitlich versetzt ist.
3. Flotationszelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß die Mündung (2) des Injektors bzw. des Mischrohrs (1) in einer Höhe zwischen dem 0,3- und 0,45-fachen der Höhe (Niveau) der Schaumüberlaufkante (7) unterhalb des Niveaus dieser Kante (7) angeordnet ist.
4. Flotationszelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch ein bogenförmiges oder Winkel­blech (11), das die Flüssigkeitsabzugsöffnung (9) überdeckt, gebildeter Flüssigkeitsabzugskanal (12) längs des Behälter­bodens gebildet ist, der jeweils zu dem Mantel des Flota­tionsbehälters oben und unten einen Flüssigkeitsabzugsspalt (13, 14) aufweist.
5. Flotationszelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Spalt (14) am Abzugskanal (12) zwischen dem 0,1- und dem 0,3-fachen und der untere Abzugsspalt (13) zwischen dem 0,1- und 0,2-fachen des Innendurchmessers des Mischrohrs (1) beträgt.
6. Flotationszelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abzugsspalt (14) zwischen dem 0,2- und dem 0,3-fachen des Innendurchmessers des Mischrohrs 1 beträgt.
7. Flotationszelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (2) des Mischrohrs (1) durch einen Radialdiffusor mit im wesentlichen horizontaler Aus­strömrichtung gebildet ist.
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