EP0243690B1 - Flotationsbehälter oder -zelle - Google Patents

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EP0243690B1
EP0243690B1 EP87104540A EP87104540A EP0243690B1 EP 0243690 B1 EP0243690 B1 EP 0243690B1 EP 87104540 A EP87104540 A EP 87104540A EP 87104540 A EP87104540 A EP 87104540A EP 0243690 B1 EP0243690 B1 EP 0243690B1
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EP
European Patent Office
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tank
flotation cell
mixing tube
feature
flotation
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EP87104540A
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English (en)
French (fr)
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EP0243690A2 (de
EP0243690A3 (en
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Peter Schweiss
Hans-Dieter Dörflinger
Hans-Otto Henrich
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JM Voith GmbH
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JM Voith GmbH
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • 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
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • 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
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • B03D1/1443—Feed or discharge mechanisms for flotation tanks
    • B03D1/1475—Flotation tanks having means for discharging the pulp, e.g. as a bleed stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
    • B03D1/00—Flotation
    • B03D1/14—Flotation machines
    • 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-A-31 20 202.
  • a flotation container with an injector device has become known (US-A-41 10 210), 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 side walls of which are chamfered at the bottom, but 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 an improved flotation effect 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 smaller 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, preferably is between 0.2 and 0.3 times, and the lower take-off slot has a gap width which is between 0.1 and 0.2 times the inner 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-dot lines, a central air intake pipe 21 can also be passed through the panel.
  • the arrangement shown results in the best possible flotation effect with maximum 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 considerably 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 smaller than the rate of ascent of the air bubbles with attached dirt particles. Neither these air bubbles, nor any air bubbles at all, should get into the discharge opening 9.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flotationsbehälter entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Flotationsbehälter ist bekannt aus DE-A-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-A-42 55 262). Hier ist ein eckiger Behälter verwendet worden mit Schaumabzug zu beiden Längsseiten, während die Weiterleitung der Flüssigkeit (Suspension) von der einen zur benachbarten Zelle über am Zellenboden befindliche, schmale Öffnungen in den Trennwänden, die zwischen den einzelnen Zellen angeordnet sind, erfolgt.
  • Ferner ist ein Flotationsbehälter mit Injektoreinrichtung bekanntgeworden (US-A-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 verbesserten Flotationseffekt bei gutem Schaumabzug zu erzielen.
  • Die Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • 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 kleimer 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, vorzugsweise 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 axialer Überlaufkante für den Schaumabzug und Flüssigkeitsabzug auf ein und derselben Mantelseite des Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse des Mischrohrs (1) von der senkrechten Mittelachse des axialen Behälterquerschnitts zwischen dem 0,15- und 0,25-fachen des axialen Querschnittsdurchmessers des Behälters entgegen der Flüssigkeitsabzugsseite seitlich versetzt und die Mündung (2) des Injektors bzw. Mischrohrs (1) in einem Höhenabstand (f₁) 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 axialen Behälterquerschnitts zwischen dem 0,18- und 0,22-fachen des axialen 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 einem Höhenabstand (f₁) zwischen dem 0,3- und 0,45-fachen der Höhe (Niveau (f₂)) 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.
EP87104540A 1986-05-02 1987-03-27 Flotationsbehälter oder -zelle Expired - Lifetime EP0243690B1 (de)

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EP0243690A2 EP0243690A2 (de) 1987-11-04
EP0243690A3 EP0243690A3 (en) 1989-06-14
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