FI87810C

FI87810C - Apparatus for separating plastic particles from suspensions, especially from suspensions of cellulose and paper fibers

Info

Publication number: FI87810C
Application number: FI902346A
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: 1993-02-25
Also published as: FI87810B; FI902346A0; FI902346A

Description

87 81 G87 81 G

Laite muovipartikkelien erottamiseksi suspensioista, Ί erityisesti selluloosa· ja paperikuitususpensioistaApparatus for separating plastic particles from suspensions, in particular cellulose and paper fiber suspensions

Anordning för separation av plastpartiklar frän suspensioner, speciellt frän suspensioner av cellulosa och pappersfibrer 5Anordning for separation from plastic particles in suspension, specifically for suspension in cellulose and paper fibers 5

Keksinnön kohteena on laite muovipartikkelien erottamiseksi suspensioista, erityisesti selluloosa- ja paperikuitususpensioista.The invention relates to a device for separating plastic particles from suspensions, in particular from cellulose and paper fiber suspensions.

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.

,|g Hakijan aikaisemmassa patenttihakemuksessa 885180 on esitetty menetelmä ja laite muovipartikkelien erottamiseksi liuoksista, joka ratkaisu perustuu muovipartikelien erottamiseen sähköisesti. Tässä tunnetussa ratkaisussa liuoksissa 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, the solution being based on the electrical separation of plastic particles. In this known solution, the plastic particles in the solutions are electrically separated by placing an anode and a cathode in the solution and adjusting the potential of the anode and 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 laitteelle on pääasiallisesti tunnusomaista, että laite käsittää säiliön ja siihen sovitetut ohjauselimet turbulenttien virtausten aikaansaamiseksi ja elimet suspension laimentamiseksi ja/tai -jQ suuntaamiseksi, ja että laite edelleen käsittää erotuselimet partikkelien erottamiseksi suspensiosta.The device according to the invention is mainly characterized in that the device comprises a container and control means arranged therein for producing turbulent flows and means for diluting and / or directing the suspension, and that the device further comprises separating means for separating particles from the suspension.

··: : Keksinnön muita edullisia tunnuspiirteitä on esitetty patenttivaatimuk- ·. sissa 2-6.Other advantageous features of the invention are set out in the claims. in 2-6.

Olennaista keksinnön mukaisessa laitteessa on se, turbulenssin avulla aiheutetaan kuitu-/höytäleaineksen rikkoutuminen leikkausvoimien an- 35 2 37810 1 siosta. Turbulenssi voidaan 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 5 sekaan suihkutetaan massasuspensiota paineen avulla. Lisäksi on mahdollista sekoittaa massaa mekaanisesti pinnan alla.What is essential in the device according to the invention is that the turbulence causes the fibrous / flocculant 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 is obtained by spraying the pulp suspension into the pulp suspension 5 by means of pressure. In addition, it is possible to mix the mass mechanically below the surface.

Keksinnön mukaisessa laitteessa on olennaista myös se, että turbulens-sialue on korkeudeltaan matala, jolloin muovipartikkeleilla on lyhyt 10 matka siirtyä suspensioainesäiliön pintaan. Edullista on myöskin se, että jälkimmäisen ohjauslevyn jälkeen synnytetään toinen turbulenssi-alue. Turbulenssien ja nestevirtauksien yhteisvaikutuksella saadaan aikaan erilaiset sakeusgradientit säiliössä olevan suspension sekaan. Tällöin muovipartikkelit pääsevät irtoamaan kuitu-/höytäleaineksesta 15 eivätkä pysty palautumaan takaisin kuituun. Sakeusgradienttien tehostamiseksi on myös mahdollista suspensioaineseoksen pinnalle lisätä 0 % -sakeuksista ainetta suihkuttamalla siihen esim. lisää nestettä.In the device according to the invention, it is also essential that the turbulence zone is low in height, so that the plastic particles have a short distance of 10 to move to the surface of the suspension substance container. It is also preferred that a second turbulence zone is generated after the latter baffle. The combined effect of turbulence and fluid flows results in different consistency gradients in the suspension in the tank. In this case, the plastic particles are allowed to detach from the fibrous / flocculant 15 and are unable to return to the fiber. In order to enhance the consistency gradients, it is also possible to add 0% consistency to the surface of the suspension mixture by spraying, for example, more liquid.

Virtauksen ohjauslevyjen sijasta voidaan virtausta ohjata myös esim.Instead of flow control plates, the flow can also be controlled e.g.

20 altaan muotoja muuttamalla.By changing the shapes of 20 basins.

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

2525

Keksinnön mukaisessa laitteessa muovin erotus perustuu muovipartikke-leita sitovan kuituaineksen rikkomiseen turbulenssin ja painesuihkujen avulla, jolloin partikkelit vapautuvat ja nousevat pintaan syntyneen sakeusgradientin ansiosta. Muovit voidaan pinnalta kerätä joko sähköi-30 sesti ja/tai mekaanisesti.In the device 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, whereby the particles are released and rise to the surface due to the resulting consistency gradient. Plastics can be collected from the surface either electrically and / or mechanically.

Erotettaessa muovia esim. selluloosasta on keksinnön mukaisen laitteen edullinen sijainti lajittamossa, esim. toisen tai kolmannen lajituksen jälkeen johtuen muovien rikastumisesta polstovirtauksessa.When separating plastic from e.g. cellulose, the device according to the invention has a preferred location in the sorting plant, e.g. after the second or third sorting due to the enrichment of the plastics in the batch flow.

35 3 87810 ^ Seuraavassa keksinnön mukaista laitetta kuvataan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioihin, joiden esittämään keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti rajoittaa.In the following, the device 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 limited in any way.

5 Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista laitetta, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovipartikkelit poistetaan ylivuotoon.Figure 1 schematically shows a device according to the invention, in which the plastic particles which have risen to the surface of the device are removed by overflow.

Kuviossa 2 on kaaviollisesti esitetty keksinnön mukainen laite, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovit poistetaan mekaanisella kerääjällä.Figure 2 schematically shows a device according to the invention, in which the plastics which have surfaced on the device are removed by a mechanical collector.

1010

Kuviossa 3 on esitetty kaaviollisesti keksinnön mukainen laite, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovit poistetaan sähköistetyllä kerääjällä.Figure 3 schematically shows a device according to the invention, in which the plastics which have surfaced on the device are removed with an electrified collector.

15 Kuviossa 4 on esitetty kaaviollisesti keksinnön mukainen laite, jossa laitteessa pinnalle nousseet muovit poistetaan sekä mekaanisella kerääjällä että ylivuotoon.Figure 4 schematically shows a device according to the invention, in which the plastics which have risen to the surface are removed both by a mechanical collector and by an overflow.

Keksinnön periaatteena on se, että muovit, jotka on tarkoitus erottaa 20 suspensiosta, ovat kevyempiä kuin suspensiossa oleva kuituaines, jolloin muovit luonnostaan pyrkivät nousemaan suspension pinnalle. Muovien pinnalle nousun useimmissa olosuhteissa, esim. laminaarisissa virtausolosuhteissa kiintoainepitoisuuden painoprosentteina ollessa yli 0,2 %, estää kuitu· sekä höytäleaines. Jotta muovit voidaan vapauttaa, 25 tulee kuitu-höytäleaines eli flokki hajoittaa. Kun höytäleet on saatu hajoitettua, muovit nousevat pinnalle, mistä ne voidaan kerätä.The principle of the invention is that the plastics to be separated from the suspension are lighter than the fibrous material in the suspension, whereby the plastics naturally tend to rise to the surface of the suspension. The rise of plastics to the surface under most conditions, e.g. laminar flow conditions with a solids content by weight of more than 0.2%, is prevented by fiber · and flocculant. In order for the plastics to be released, the fibrous flocculant, i.e. the floc, must be decomposed. Once the flocs have been broken up, the plastics rise to the surface from where they can be collected.

Kuvion 1 mukaisesti suspensio L johdetaan säiliöön 12 syöttöputken 15 ja syöttöventtiilin 16 kautta. Kun suspensio L on saapunut säiliöön 12 30 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 ohja taan nestesuihkulla 23 pitkin säiliön 12 nestepintaa S ja edelleen toisen nestesuihkun 24, ohjauslevyn 14 ja kolmannen nestesuihkun 25 35 avulla kohti säiliön 12 ylivuotoaukkoa 19. Virtaukseen F kohdistettavat nestesuihkut 23,24,25 aiheuttavat höytäleainekseen leikkausrasitusta 4 87810 ^ 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 and a supply valve 16. Once the suspension L has arrived in the tank 12 30, 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, plastic particles are denoted by P. The suspension L is then guided by a liquid jet 23 along the liquid 12 S and further by means of the second liquid jet 24, the baffle 14 and the third liquid jet 25 35 towards the overflow opening 19 of the container 12. The liquid jets 23,24,25 applied to the flow F cause shear stress 4 87810 to the surface S.

Ylivuotoaukosta 19 muovipartikkeleita P sisältävä virtaus Fp johdetaan 5 säiliöön 30. Muovipartikkeleista P vapautunut kuitu- ja höytäleainesta sisältävä suspension osuus ohjataan poistoventtiilin 18 ja poistoput-ken 17 kautta pois säiliöstä.From the overflow opening 19, the flow Fp containing plastic particles P is led to the tank 30. The portion of the suspension containing 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.

Kuvion 2 esittämässä suoritusmuodossa laite 102 muodostuu säiliöstä 12, 10 johon suspensio L johdetaan syöttöputken 15 ja syöttöventtiilin 16 kautta. Suspensio L etenee virtauksena F ohjauslevyn 13 ohjaamana kunnes se saapuu nestesuihkun 24 kohdalle, joka nestesuihku aiheuttaa kuitu/höytäleaineksen hajoamisen turbulenssin ja leikkausrasituksen välityksellä. Kuiduista ja höytäleistä vapautuvat muovipartikkelit P ja 15 suspensio L edelleen johdetaan virtauksena F kohti säiliön 12 nestepintaa S.In the embodiment shown in Figure 2, the device 102 consists of a tank 12, 10 into which the suspension L is led through a supply pipe 15 and a supply valve 16. The suspension L propagates as a flow F under the control of the guide plate 13 until it arrives at the liquid jet 24, which liquid jet causes the fiber / flocculant to decompose through turbulence and shear stress. The plastic particles P released from the fibers and flakes and the suspension L 15 are further passed as a flow F towards the liquid surface S of the container 12.

Säiliön 12 nestepinnan S olennaiseen läheisyyteen on sovitettu kuvion 2 esittämässä suoritusmuodossa viirakokooja 20, joka on varustettu poi-20 kittaisilla keräyskauhoilla 21. Viirakokooja 20 pyörii ohjaustelojen 28,29 ympäri kiertosuunnassaan D. Tällöin kauhat 21 keräävät suspension L pinnalta S muovipartikkelit P. Viirakerääjä 20 kuljettaa muovipartikkelit P edelleen virtauksena Fp poistosäiliöön 30. Säiliöstä 12 johdetaan pois suspensiovirtaus F2, joka sisältää nestettä, höytäleitä ja 25 kuituja, poistoventtiilin 18 ja poistoputken 17 kautta.In the embodiment shown in Fig. 2, a wire collector 20 is provided in the vicinity of the liquid surface S of the container 12. The wire collector 20 rotates around the guide rollers 28, 29 in its direction of rotation D. In this case, the buckets 21 collect the plastic particles P continue as a flow Fp to the outlet tank 30. A suspension flow F2 containing liquid, flakes and 25 fibers is discharged from the tank 12 through an outlet valve 18 and an outlet pipe 17.

Kuviossa 3 esitetyssä suoritusmuodossa laite 103 muovipartikkeleiden P kerääminen perustuu sähköiseen erotteluun. Suspensio L johdetaan säiliöön 12 syöttöventtiilin 16 ja syöttöputken 15 kautta ja virtausta ohja-30 taan 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. Muovipartikkelit P kerätään viirakokoojan 20 potentiaalieroihin perustuen ja suspensiossa olevia elektrodeja on merkitty viitenumeroilla 37 35 ja 38 Vertailuelektrodia on merkitty viitenumerolla 36. Teholähteestä 5 37810 1 35 johdetaan virta myös viirakokoojaan 20, joka näin varautuu sähköi sesti muodostaen oman elektrodinsa AO.In the embodiment shown in Figure 3, the device 103 for collecting the plastic particles P 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 wire collector 20 based on the potential differences of the wire collector 20 and the electrodes in suspension are denoted by reference numerals 37 35 and 38. The reference electrode is denoted by reference numeral 36. Power is also supplied from the power supply 5 37810 1 35 to the wire collector 20, which thus electrically charges to form its own electrode AO.

Säiliössä 12 olevasta suspensiosta L kerätään muovipartikkelit P siten, 5 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 elektrodille, sopivimmin viirakokooja-elektrodille 40. Vertailuelektro-din 36 avulla tarkkaillaan muiden elektrodien 37,38,40 potentiaalia ja 10 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-kokoojalle.Plastic particles P are collected from the suspension L in the container 12 so that a voltage is applied 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 electrode. 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, controls the potentials of the electrodes 37,38 and 40 so that they remain suitable, i.e. such that the plastic particles P are directed to the electrode 40. wire-collector.

15 Elektrodina 40 toimivalta viirakokoojalta 20 poistetaan muovipartikkelit P virtauksena Fp säiliöön 30. Muu osa suspensiosta L eli nesteaines ja kuituaines sekä höytäleet poistuvat virtauksena poistoventtiilin 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 through the outlet valve 18 and the outlet pipe 17.

20 Kuviossa 4 esitetty laitteen 104 suoritusmuoto on kuvioissa 1 ja 2 esitettyjen laitteistojen 101 ja 102 yhdistelmä siten, että muovipar-tikkeleiden P poisto tapahtuu kahtena virtauksena Fpl ja Fp2 siten, että virtaus FP1 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 streams Fp1 and Fp2, so that the flow FP1 is removed by the wire collector 20 and collecting buckets 21 into the tank 30.

' 25 • Keksinnön mukaisen laitteen eri suoritusmuodot ovat sovitettavissa paineen alaisuudessa toimiviksi kuvioissa esitettyjen avoallastyyppisten konstruktioiden lisäksi.• Various embodiments of the device according to the invention can be adapted to operate under pressure in addition to the open pool type constructions shown in the figures.

30 Edellä esitetyt suoritusmuodot ovat yhdistettävissä peräkkäin ja rin-. . nakkain siten, että mikä tahansa suoritusmuoto voidaan yhdistää mihin • · tahansa suoritusmuotoon.The above embodiments can be combined sequentially and in parallel. . so that any embodiment can be combined with any • · embodiment.

Keksintöä on edellä selostettu erääseen sen edulliseen suoritusesimerk-" 35 kiin viitaten, tällä ei kuitenkaan millän tavoin haluta rajoittaa kek sintöä vain tätä esimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ja muun- 6 87810 1 nelmat ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimuksien määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention has been described above with reference to a preferred embodiment thereof, but it is in no way intended to limit the invention to this example only, but many modifications and variations are possible within the scope of the inventive idea defined by the following claims.

5 10 15 20 25 30 355 10 15 20 25 30 35

Claims

1. Apparatus for separating plastic particles from a suspension, especially from a cellulose and paper fiber suspension, wherein apparatus 5 includes a container (12) and guide means (13, 14) arranged therein to provide turbulent flows and separation means (19). , 20,21,40) for separating particles from the suspension, characterized in that the device has means (23,24,25) for diluting and / or directing the suspension. 10

Device according to claim 1, characterized in that the control means (13, 14) are constituted by control discs.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the means (23,24,25) for diluting and / or directing the suspension are liquid jets.

4. Device according to any one of claims 1-3, characterized in that the means for separating the plastic particles from each suspension consists of a virus collector (20) and collection levers (21) arranged therein.

5. Device according to any one of claims 1-3, characterized in that the separation means for separating the plastic particles from the suspension are formed by mediating an overflow opening (19) provided in the container (12).

Apparatus according to any one of claims 1-3, characterized in that the separation means for separating the plastic particles from the suspension are designed into a direct current source electrode system (35,36,37,38,40), which system comprises an electrode (40). ), whose potential is arranged in such a way that the plastic particles are controlled to it. - 35