FI87809B

FI87809B - Method for separation of plastic particles from suspensions, especially suspensions of cellulose and paper fibers

Info

Publication number: FI87809B
Application number: FI902345A
Authority: FI
Inventors: Hannu Savisalo; Martti Pulliainen; Markku Ainali; Timo Laurila; Pentti K Jaervelae; Esko J Paeaekkoenen
Original assignee: Savcor Consulting Oy
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1992-11-13
Also published as: FI902345A; FI87809C; FI902345A0

Description

8780987809

Menetelmä muovipartikkelien erottamiseksi suspensioista, ) erityisesti selluloosa· ja paperikuitususpensioista Förfarande för separation av plastpartiklar frän suspensioner, speciellt frän suspensioner av cellulosa och pappersfibrer 5Method for separating plastic particles from suspensions, in particular from cellulose and paper fiber suspensions For the separation of plastic particles from suspensions, in particular from suspensions of cellulose and paper fibers 5

Keksinnön kohteena on menetelmä muovipartikkelien erottamiseksi suspensiosta, esim. selluloosamassa- tai sellusulppususpensiosta, jossa kui-tu-höytäleaines rikotaan muovipartikkeleiden irrottamiseksi.The invention relates to a method for separating plastic particles from a suspension, e.g. a cellulose pulp or pulp suspension, in which the fibrous flocculant is broken down to remove the plastic particles.

1010

Useissa ennestään tunnetuissa ratkaisuissa muovin poisto selluloosakui-tujen joukosta on perustunut lähinnä muovin tiheyteen, joko nestefaasissa tai keskipakomenetelmissä.In several prior art solutions, the removal of plastic from the cellulosic fibers has been based mainly on the density of the plastic, either in the liquid phase or in centrifugal processes.

Hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa 885180 on esitetty menetelmä ja laite muovipartikkelien erottamiseksi liuoksista, joka ratkaisu perustuu muovipartikelien erottamiseen sähköisesti. Tässä tunnetussa ratkaisussa liuoksessa olevat muovipartikkelit on erotettu sähköisesti sijoittamalla liuokseen anodi ja katodi ja säätämällä anodin ja katodin 2q potentiaali siten, että muovit on saatu erotettua liuoksesta.Applicant's earlier patent application 885180 discloses a method and apparatus for separating plastic particles from solutions, which solution is based on the separation of plastic particles electrically. In this known solution, the plastic particles in the solution are electrically separated by placing an anode and a cathode in the solution and adjusting the potential of the anode and the cathode 2q so that the plastics are separated from the solution.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on esittää menetelmä muovien erottamiseksi suspensioista, esim. selluloosa-suspensioista, jotta esim. muovien määrä suspensiossa voidaan analysoida ja suorittaa tarvittavia 25 tutkimuksia, esim. muovin alkuperä, laatu jne.It is an object of the present invention to provide a method for separating plastics from suspensions, e.g. cellulose suspensions, so that e.g. the amount of plastics in the suspension can be analyzed and the necessary studies carried out, e.g. origin, quality, etc. of the plastic.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista, että menetelmässä 2Q a) mainittuun suspensioon aiheutetaan turbulentteja virtauksia, joilla -*·' virtauksilla erotettavat partikkelit erotetaan muusta massasta kuitu- verkoston hajotessa, jolloin kevyemmät partikkelit erottuvat, .'·. b) kohdistetaan vaiheessa a) saatuun suspensioon sellainen käsittely, ; · 35 että aikaansaadaan konsentraatioero, joka estää kuituverkoston uudel- '··' leen muodostumisen ja siten muovipartikkeleiden siihen sitoutumisen, ja 2 87809 ^ c) suunnataan virtaus erotuskohtaan, jossa muovipartikkelit erotetaan suspensiosta.The method according to the invention is mainly characterized in that in method 2Q a) turbulent currents are generated in said suspension, in which the particles separated by the flows are separated from the rest of the mass as the fiber network breaks down, whereby the lighter particles are separated. b) subjecting the suspension obtained in step a) to such treatment,; · 35 that a difference in concentration is obtained which prevents the re-formation of the fibrous network and thus the binding of the plastic particles to it, and 2 87809 ^ c) directing the flow to the separation point where the plastic particles are separated from the suspension.

Keksinnön muita edullisia tunnuspiirteitä on esitetty patenttivaatimuk-5 sissa 2-10.Other advantageous features of the invention are set out in claims 2-10.

Olennaista keksinnön mukaisessa menetelmässä on se, että keksinnön mukaisessa menetelmässä turbulenssin avulla aiheutetaan kuitu-/höytä-leaineksen rikkoutuminen leikkausvoimien ansiosta. Turbulenssi voidaan 10 saada aikaan kuten edellä on esitetty nestesuihkulla, mahdollista on myös käyttää pyörivää sylinterimäistä roottoria tai törmäyttämällä kaksi erillistä massavirtausta vastakkain. Lisäksi turbulenssi on saatavissa aikaan siten, että massasuspension sekaan suihkutetaan massa-suspensiota paineen avulla. Lisäksi on mahdollista sekoittaa massaa 15 mekaanisesti pinnan alla.It is essential in the method according to the invention that in the method according to the invention turbulence causes the fiber / web material to break due to shear forces. Turbulence can be achieved as described above with a liquid jet, it is also possible to use a rotating cylindrical rotor or by colliding two separate mass flows against each other. In addition, turbulence can be achieved by spraying the pulp suspension into the pulp suspension by means of pressure. In addition, it is possible to mix the mass 15 mechanically below the surface.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on olennaista myös se, että turbu-lenssialue on korkeudeltaan matala, jolloin muovipartikkeleilla on lyhyt matka siirtyä suspensiosainesäiliön pintaan. Edullista on myöskin 20 se, että jälkimmäisen ohjauslevyn jälkeen synnytetään toinen turbulens-sialue. Turbulenssien ja nestevirtauksien yhteisvaikutuksella saadaan * aikaan erilaiset sakeusgradientit säiliössä olevan suspension sekaan.In the method according to the invention, it is also essential that the turbulence zone is low in height, whereby the plastic particles have a short distance to move to the surface of the suspension ingredient container. It is also preferred that a second turbulence zone is generated after the latter guide plate. The combined effect of turbulence and fluid flows * results in different consistency gradients in the suspension in the tank.

Tällöin muovipartikkelit pääsevät irtoamaan kuitu-/höytäleaineksesta eivätkä pysty palautumaan takaisin kuituun. Sakeusgradienttien tehosta-25 miseksi on myös mahdollista suspensioaineseoksen pinnalle lisätä 0 % -sakeuksista ainetta suihkuttamalla siihen esim. lisää nestettä.In this case, the plastic particles become detached from the fibrous / flocculant material and are unable to return to the fiber. In order to enhance the consistency gradients, it is also possible to add a substance of 0% consistency to the surface of the suspension mixture by spraying, for example, more liquid.

Virtauksen ohjauslevyjen sijasta voidaan virtausta ohjata myös esim. altaan muotoja muuttamalla.Instead of flow control plates, the flow can also be controlled, for example, by changing the shapes of the basin.

3030

Kuitu-/höytäleaines on myös mahdollista rikkoa muovipartikkelien irrottamiseksi siten, että suspensiovirtaukseen aiheutetaan hetkellinen kuristus. 1It is also possible to break the fibrous / flocculant to remove the plastic particles so as to cause a momentary constriction in the suspension flow. 1

Keksinnön mukaisessa menetelmässä muovin erotus perustuu muovipartikke-leita sitovan kuituaineksen rikkomiseen turbulenssin ja painesuihkujen 3 87809 1 avulla, jolloin partikkelit vapautuvat ja nousevat pintaan syntyneen sakeusgradientin ansiosta. Muovit voidaan pinnalta kerätä joko sähköi- i sesti ja/tai mekaanisesti.In the method according to the invention, the separation of the plastic is based on the breaking of the fibrous material binding the plastic particles by means of turbulence and pressure jets 3 87809 1, whereby the particles are released and rise to the surface due to the formed consistency gradient. Plastics can be collected from the surface either electrically and / or mechanically.

5 Erotettaessa muovia esim. selluloosasta on keksinnön mukaista menetelmää toteuttavan laitteiston edullinen sijainti lajittamossa, esim. toisen tai kolmannen lajituksen jälkeen johtuen muovien rikastumisesta poistovirtauksessa.When separating plastic from e.g. cellulose, the equipment implementing the method according to the invention has a favorable location in the sorting plant, e.g. after the second or third sorting due to the enrichment of the plastics in the discharge stream.

10 Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää kuvataan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioihin, joiden esittämään keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti rajoittaa.In the following, the method according to the invention will be described in detail with reference to the figures of the accompanying drawing, the presentation of which, however, is not intended to be narrowly limited in any way.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti laitetta keksinnön mukaisen menetelmän 15 toteuttamiseksi, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovipartikkelit poistetaan ylivuotoon.Figure 1 schematically shows an apparatus for carrying out the method 15 according to the invention, in which plastic particles which have risen to the surface are removed by overflow.

Kuviossa 2 on kaaviollisesti esitetty laite keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovit poiste-; · 20 taan mekaanisella kerääjällä.Fig. 2 schematically shows an apparatus for carrying out the method according to the invention, in which the plastics which have risen to the surface are removed; · 20 with a mechanical collector.

Kuviossa 3 on esitetty kaaviollisesti laite keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovit poistetaan sähköistetyllä kerääjällä.Figure 3 shows schematically an apparatus for carrying out the method according to the invention, in which the plastics which have risen to the surface are removed by an electrified collector.

2525

Kuviossa 4 on esitetty kaaviollisesti laite keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovit poistetaan sekä mekaanisella kerääjällä että ylivuotoon. 1 2 3 4 5 6Figure 4 shows schematically an apparatus for carrying out the method according to the invention, in which the plastics which have surfaced are removed both by a mechanical collector and by an overflow. 1 2 3 4 5 6

Keksinnön periaatteena on se, että muovit, jotka on tarkoitus erottaa 2 suspensiosta, ovat kevyempiä kuin suspensiossa oleva kuituaines, jol- 3 • - loin muovit luonnostaan pyrkivät nousemaan suspension pinnalle. Muovien 4 pinnalle nousun useimmissa olosuhteissa, esim. laminaarisissa virtaus- 5 olosuhteissa kiintoainepitoisuuden painoprosentteina ollessa yli 0,2 %, 6 estää kuitu- sekä höytäleaines. Jotta muovit voidaan vapauttaa, tulee 4 87809 ^ kuitu-höytäleaines eli flokki hajoittaa. Kun höytäleet on saatu hajoi-tettua, muovit nousevat pinnalle, mistä ne voidaan kerätä.The principle of the invention is that the plastics to be separated from the 2 suspensions are lighter than the fibrous material in the suspension, in which case the plastics naturally tend to rise to the surface of the suspension. The rise of the plastics 4 to the surface under most conditions, e.g. laminar flow conditions with a solids content by weight of more than 0.2%, 6 is prevented by the fibrous and flocculant material. In order to release the plastics, the flocculant, i.e. the floc, must be decomposed. Once the flocs have been disintegrated, the plastics rise to the surface from where they can be collected.

Kuvion 1 mukaisesti suspensio L johdetaan säiliöön 12 syöttöputken 15 5 ja syöttöventtiilin 16 kautta. Kun suspensio L on saapunut säiliöön 12 sen virtaus F ohjataan ohjauslevyllä 13 siten, että kuituvirtauksen F suunta on kohti säiliön 12 pintakerrosta S. Kuviossa 1 muovipartikke-leja on merkitty viitemerkinnällä P. Tämän jälkeen suspensio L ohjataan nestesuihkulla 23 pitkin säiliön 12 nestepintaa S ja edelleen 10 toisen nestesuihkun 24, ohjauslevyn 14 ja kolmannen nestesuihkun 25 avulla kohti säiliön 12 ylivuotoaukkoa 19. Virtaukseen F kohdistettavat nestesuihkut 23,24,25 aiheuttavat höytäleainekseen leikkausrasitusta sekä turbulenssia, jolloin muovipartikkelit P vapautuvat höytäleainek-sesta ja nousevat säiliön 12 pintaan S.According to Figure 1, the suspension L is introduced into the tank 12 via a supply pipe 15 5 and a supply valve 16. Once the suspension L has entered the tank 12, its flow F is guided by the guide plate 13 so that the direction of the fiber flow F is towards the surface layer S of the tank 12. In Fig. 1, the plastic particles are denoted P. Thereafter, the suspension L is guided by a liquid jet 23 along the liquid 12 10 by means of a second liquid jet 24, a baffle 14 and a third liquid jet 25 towards the overflow opening 19 of the container 12. The liquid jets 23,24,25 applied to the flow F cause shear stress and turbulence in the flocculant, releasing plastic particles P

1515

Ylivuotoaukosta 19 muovipartikkeleita P sisältävä virtaus Fp johdetaan säiliöön 30. Muovipartikkeleista P vapautunut kuitu- ja höytäleainesta sisältävä suspension osuus Ft ohjataan poistoventtiilin 18 ja poistoput-ken 17 kautta pois säiliöstä.From the overflow opening 19, the flow Fp containing the plastic particles P is led to the tank 30. The portion of the suspension Ft containing the fibrous and flocculant released from the plastic particles P is directed out of the tank through the outlet valve 18 and the outlet pipe 17.

2020

Kuvion 2 esittämässä suoritusmuodossa laite 102 muodostuu säiliöstä 12, johon suspensio L johdetaan syöttöputken 15 ja syöttöventtiilin 16 kautta. Suspensio etenee virtauksena F ohjauslevyn 13 ohjaamana kunnes se saapuu nestesuihkun 24 kohdalle, joka nestesuihku aiheuttaa kuitu-25 /höytäleaineksen hajoamisen turbulenssin ja leikkausrasituksen välityksellä. Kuiduista ja höytäleistä vapautuvat muovipartikkelit P ja suspensio L edelleen johdetaan virtauksena F kohti säiliön 12 nestepintaa S. 1 2 3 4 5 6 Säiliön 12 nestepinnan S olennaiseen läheisyyteen on sovitettu kuvion 2 2 esittämässä suoritusmuodossa viirakokooja 20, joka on varustettu poi 3 kittaisilla keräyskauhoilla 21. Viirakokooja 20 pyörii ohjaustelojen 4 28,29 ympäri kiertosuunnassaan D. Tällöin kauhat 21 keräävät suspension 5 L pinnalta S muovipartikkelit P. Viirakerääjä 20 kuljettaa inuovipartik- 6 kelit p edelleen virtauksena Fp poistosäiliöön 30. Säiliöstä 12 johde- 5 87809 1 taan pois suspensiovirtaus F2, joka sisältää nestettä, höytäleitä ja kuituja, poistoventtiilin 18 ja poistoputken 17 kautta.In the embodiment shown in Figure 2, the device 102 consists of a tank 12 into which the suspension L is introduced via a supply pipe 15 and a supply valve 16. The suspension travels as a flow F under the control of the baffle plate 13 until it arrives at a jet of liquid 24, which jet of liquid causes the fiber-25 / flocculant to decompose through turbulence and shear stress. The plastic particles P and the suspension L released from the fibers and flakes are further conveyed as a flow F towards the liquid surface S of the container 12. In the embodiment shown in Fig. 2 2, a wire collector 20 is provided. The wire collector 20 rotates around the guide rollers 4 28,29 in its direction of rotation D. In this case, the buckets 21 collect the plastic particles P from the surface S of the suspension 5 L. containing liquid, flakes and fibers, through an outlet valve 18 and an outlet pipe 17.

Kuviossa 3 esitetyssä suoritusmuodossa laite 103 muovipartikkeleiden P 5 kerääminen perustuu sähköiseen erotteluun. Suspensio L johdetaan säiliöön 12 syöttöventtiilin 16 ja syöttöputken 15 kautta ja virtausta ohjataan ohjauslevyllä 13 ja kuitu-/höytäleaines hajotetaan nestesuihkulla 24 ja virtausta F edelleen johdetaan ohjauslevyllä 14. Muovipartikkelit P kerätään viirakokoojalla 20, joka on varustettu keräyskauhoin 21.In the embodiment shown in Figure 3, the device 103 for collecting the plastic particles P5 is based on electrical separation. The suspension L is introduced into the tank 12 via a supply valve 16 and a supply pipe 15 and the flow is controlled by a guide plate 13 and the fibrous / flocculant is decomposed by a liquid jet 24 and the flow F is further directed by a guide plate 14. Plastic particles P are collected by a wire collector 20.

10 Muovipartikkelit P kerätään viirakokoojan 20 potentiaalieroihin perustuen ja suspensiossa olevia elektrodeja on merkitty viitenumeroilla 37 ja 38. Vertailuelektrodia on merkitty viitenumerolla 36. Teholähteestä 35 johdetaan virta myös viirakokoojaan 20, joka näin varautuu sähköisesti muodostaen oman elektrodinsa 40.The plastic particles P are collected based on the potential differences of the wire collector 20 and the electrodes in suspension are denoted by reference numerals 37 and 38. The reference electrode is denoted by reference numeral 36. Power is also supplied from the power supply 35 to the wire collector 20, which thus electrically charges its own electrode 40.

15 Säiliössä 12 olevasta suspensiosta L kerätään muovipartikkelit P siten, että teholähteen 35, esim. tasavirtalähteen välityksellä, aikaansaadaan jännite elektrodeihin 37,38 ja 40. Kun elektrodien 37,38 ja 40 välillä on potentiaaliero, tarttuvat hiukkaset P sopivan potentiaalin omaavalle : 20 elektrodille, sopivimmin viirakokooja-elektrodille 40. Vertailuelektro- din 36 avulla tarkkaillaan muiden elektrodien 37,38,40 potentiaalia ja vertailuelektrodin 36 mittaustulosten perusteella ohjataan elektrodien 37,38 ja 40 potentiaalia siten, että ne pysyvät sopivina, ts. sellaisina, että muovipartikkelit P ohjautuvat elektrodina 40 toimivalle viira-25 kokoojalle.From the suspension L in the container 12, plastic particles P are collected so as to supply a voltage to the electrodes 37, 38 and 40 via a power supply 35, e.g. a direct current source. When there is a potential difference between the electrodes 37, 38 and 40, the particles P adhere to a suitable potential: 20 electrodes; preferably to the wire collector electrode 40. The reference electrode 36 monitors the potential of the other electrodes 37,38,40 and based on the measurement results of the reference electrode 36 the potentials of the electrodes 37,38 and 40 are controlled so that they remain suitable, i.e. such that the plastic particles P are directed as electrode 40 to a working wire-25 collector.

Elektrodina 40 toimivalta viirakokoojalta 20 poistetaan muovipartikkelit P virtauksena Fp säiliöön 30. Muu osa suspensiosta L eli nesteaines ja kuituaines sekä höytäleet poistuvat virtauksena FL poistoventtiilin 30 18 ja poistoputken 17 kautta.From the wire collector 20 acting as an electrode 40, the plastic particles P are removed as a flow Fp to the container 30. The rest of the suspension L, i.e. the liquid and fibrous material and the flakes, leave as a flow FL through the outlet valve 30 18 and the outlet pipe 17

· Kuviossa 4 esitetty laitteen 104 suoritusmuoto on kuvioissa 1 ja 2 esitettyjen laitteistojen 101 ja 102 yhdistelmä siten, että muovipartikkeleiden P poisto tapahtuu kahtena virtauksena Fpl ja Fp2 siten, että 35 virtaus Fpl poistetaan viirakokoojan 20 ja keräyskauhojen 21 avulla ja ... - virtaus Fp2 poistuu suoraan ylivuotovirtauksena säiliöön 30.· The embodiment of the device 104 shown in Fig. 4 is a combination of the devices 101 and 102 shown in Figs. 1 and 2, so that the removal of plastic particles P takes place in two flows Fp1 and Fp2, so that the flow Fp1 is removed by the wire collector 20 exits directly as an overflow to tank 30.

6 87809 ^ Laitteet keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi ovat sovitettavissa paineen alaisuudessa toimiviksi, kuviossa esitettyjen avoallas-tyyppisten konstruktioiden lisäksi.The devices for carrying out the method according to the invention can be adapted to operate under pressure, in addition to the open pool-type constructions shown in the figure.

5 Edellä esitetyt laitteet ovat keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi yhdistettävissä peräkkäin ja rinnakkain siten, että mikä tahansa suoritusmuoto voidaan yhdistää mihin tahansa suoritusmuotoon.The devices described above can be connected in series and in parallel to implement the method according to the invention, so that any embodiment can be combined with any embodiment.

Keksintöä on edellä selostettu erääseen sen edulliseen suoritusesimerk-10 kiin viitaten, tällä ei kuitenkaan millän tavoin haluta rajoittaa keksintöä vain tätä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ja muunnelmat ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimuksien määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention has been described above with reference to a preferred embodiment thereof, but it is not intended to limit the invention in any way to this example, but many modifications and variations are possible within the scope of the inventive idea defined by the following claims.

15 20 25 30 115 20 25 30 1

Claims

7 87809 Patent Offsets

A method for separating plastic particles (P) from a suspension (L). e.g. from a cellulosic pulp or pulp suspension in which the fibrous web material is broken to remove plastic particles (P), in which method a) turbulent flows are generated in said suspension (L) to separate the separable particles (P) from the rest of the pulp as the fiber network breaks P) separate, and b) directing the flow (F) to a separation point where the plastic particles (P) are separated from the suspension (L), characterized in that c) the suspension (L) obtained in step a) is treated in such a way as to provide a concentration difference re-formation and thus the binding of plastic particles (P) to it. A method according to claim 1, characterized in that • the plastic particles (P) are separated mechanically at the separation point.

Method according to Claim 2, characterized in that the plastic particles (P) are guided on the surface (S) of the container (12) and in that the plastic particles (P) are separated into an overflow (19) of the container (12).

Method according to Claim 2, characterized in that the plastic particles (P) are separated at the separation point by collecting the plastic particles (P) by means of collecting buckets (21) in a wire collector (20).

Method according to Claim 1, characterized in that the plastic particles (P) are electrically separated at the separation point. 8 87809

Method according to Claim 5, characterized in that the plastic particles (P) are separated on an electrode (40) having a suitable potential in a direct current-source electrode system (35,36,37,38,40) arranged in the container (12).

Method according to Claim 1, characterized in that the plastic particles (P) are separated mechanically and electrically at the separation point.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the method, the suspension containing plastic particles (P) is further processed at the separation point by diluting the suspension to strengthen the consistency gradient, whereby the fiber loss is minimized.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the turbulence is caused by guide elements (13, 14), preferably by guide plates.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the dilution and / or orientation of the suspension (L) is carried out by means of liquid jets (24,25,26). 9 87809