FI88524C - Tryck underkastad flotationsmodul och ett foerfarande foer tryck underkastad skumseparering - Google Patents

Description

1 O 8 524

PAINEISTETTU FLOTAATIOMODULI JA MENETELMÄ PAINEENALAISTA VAAHDOTUSEROTUSTA VARTEN

Esillä oleva keksintö kohdistuu yleisesti vaahdotuserotuk-seen ja sitä voidaan käyttää erikoisesti musteen poistami-5 seen paperista jätepaperin uusiokäyttöprosessissa. Täsmällisemmin keksintö kohdistuu laitteeseen ja menetelmään mustetta sisältävän vaahdon erottamiseksi paperimassalietteestä .

Vaahdotus on osa yleistä erotustekniikkaa, joka tunnetaan adsorptiivisena kuplaerotuksena. Vaahdotuksessa hiukkaset 10 erotetaan selektiivisesti eri hiukkasten erilaisella kyvyllä kiinnittyä nestemassan läpi kohoaviin ilmakupliin ja pysyä nesteen pinnalla vaahdossa.

F1otaatioerotusta käytetään usein erilaisissa prosesseissa eri tarkoituksiin. Esimerkiksi selektiivistä flotaatiota 15 voidaan käyttää mineraalien erottamiseen ja kokonaisf1otaa-tiota voidaan käyttää selkeyttämiseen poistamalla kaikki kiinteät hiukkaset. Viimeaikoina f1otaatioerotuksen kehittyvänä sovellutuksena on ollut musteen poistaminen paperin uusiokäytön alalla.

20 Monet tekijät ovat vaikuttaneet jätepaperin uusiokäyttötek-niikkaan, jonka tarkoituksena on paperin uudelleen kuidutus paperin muodostamiseksi. Uusiokäytössä hyödynnetään helposti saatavaa materiaalilähdettä, jätepaperia tai poisheitet-tyjä papereita, jotka muuten aiheuttaisivat jäteongelmia.

25 Tämä muodostaa normaalisti erittäin halvan ja helposti saatavilla olevan materiaali lähteen, mikä siten muodostaa paperinvalmistajalle taloudellisen kiihokkeen jätepaperin uusiokäyttöön. Lisääntyneestä ekologisesta tietoisuudesta on seu-rannut, että eri väestöt vaativat paperin uusiokäyttöä, mi 1-30 lä vältetään jäteongelma ja tuloksena oleva ekologinen kuormitus. Paperinvalmistajalla on siten syitä rohkaista kulut- 2 88524 tajia keräämään paperia ja paperinvalmistajalla itsellään on syitä uusiokuidun käyttämiseen. Uusiokuitua käyttämällä voidaan usein saada halvempia paperituotteita kuin uutta kuitua käyttämällä ja kuluttajilla on taloudellisia syitä 5 rohkaista paperinvalmistajia käyttämään uusiokuituja ja kuluttajalla itsellään on syitä antaa jätepaperia uusiokäyttöön .

Jätepaperin uusiokäyttöprosessissa on pääasiassa kyse epäpuhtauksien poistamisesta käyttökelpoisesta kuidusta. Mus-10 teen poistossa jätepaperista, joka on huomattava osa jäte-paperin kierrätysmarkkinoista, eräänä kriittisenä vaiheena on musteen poistaminen kuitumassalietteestä. Uudelleen käytettävä paperi tavallisesti kuidutetaan uudelleen jollakin tavalla ja uudelleen käytettävistä kuiduista muodostetaan 15 liete. Mustehiukkasten erottamiseksi kuiduista ja muste-hiukkasten hajottamiseksi vapaasti massalietteeseen lisätään kemikaaleja. On mahdollista käyttää monia erilaisia prosesseja ja kemikaaleja, jotka eivät kuulu osana keksintöön ja joita ei selitetä yksityiskohtaisemmin.

20 Sen jälkeen kun muste on erotettu kuiduista, se on poistettava massalietteestä . Useimmat uusiokäyttäjät ovat käyttäneet mustehiukkasten poistamiseen lietteestä kahta prosessia, joiden valinta riippuu usein uudelleen käytettävien kuitujen ja poistettavan musteen ominaisuuksista. Ensimmäis-25 tä musteenpoistoprosessia kutsutaan usein 1 aimennuspesuksi , joka pääasiassa huuhtelee mustehiukkaset massasta.

Toisen tyyppistä musteen erotusta kutsutaan yleensä vaahdo-tukseksi. Vaahdotuserotuksessa piensakeuksista massaa johdetaan f1otaatiokennojonon läpi. Massaan sekoitetaan ilmaa >0 yhdessä f1otaatiokemikaa1ien, kuten rasvahappojen tai pinta-aktiivisten aineiden kanssa. Mustehiukkasi11 a on suurempi taipumus kiinnittyä ilmakupliin kuin paperikuidui11 a ja mus-tehiukkaset kiinnittyvät kupliin. Kuplat nousevat flotaatio- 3 88524 kennon pinnalle muodostaen mustetta sisältävän vaahdon, jota voidaan poistaa jatkuvasti lietteen pinnalta. Vaahdon poistaminen suoritetaan painovoiman avulla, alipaineen avulla tai melojen tai muiden pinnalla olevien kuorinta-5 laitteiden avulla. Vaahdotusprosessia voidaan myös käyttää tahmeina aineina tunnettujen erilaisten adhesiivisten epäpuhtauksien poistamiseen lietteestä.

Yhdessä f1otaatiokennossa poistuu yleensä alle 30 % lietteen kokonaismustemäärästä. Aikaisemmin on siten ollut ta-10 vallisena käytäntönä käyttää 4-6 f 1 otaatiokennoa sarjassa hyväksyttävän osan poistamiseksi uudelleen kuidutetussa lietteessä alunperin olevasta musteesta. Jokaisessa musteenpois-tokennossa tarvilaan erilaisia venttiilejä, pumppuja ja niihin liittyviä laitteita, putkisto mukaanluettuna, lietteen 15 syöttämiseksi kennoon, ilmanpuhallus- ja sekoituslaite, kemikaalien lisäys, vaahdon poisto ja lietteen poisto. Järjestelmän, joka poistaa vaaditun osan uudelleen käytettävän kuitujen musteesta, tarvitsema pääomainvestointi voi olla melko korkea.

20 Tunnetut f 1 otaatiokennot ovat kaikki avointa tyyppiä., Toisin sanoen kennossa oleva liete on ympäristön paineessa. Lietteeseen mustehiukkasten flotaatiota varten puhallettu ilma päästetään poistumaan ympäröivään ilmaan. Tyypillinen esimerkki aikaisemmin tunnetuista vaahdotusflotaatiomusteen-25 poistokennoista on löydettävissä US-patentti julkaisusta 4 548 673. Vaikka musteenpoistokennon päällä on usein kansi, kenno toimii edelleenkin ilmakehän paineessa. Esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 4 328 095 on esitetty peitettyjen kammioiden sarja; kammio toimii kuitenkin ilmakehän 30 paineessa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on siten saada aikaan paineistettu f1otaatiomoduli vaahdon poistamiseksi lietteestä tehokkaasti ja moduli, jolla voidaan välttää suuri osa 4 88524 tähän asti vaahdotusprosesseissa tarvituista putkistoista, pumpuista ja venttiileistä.

Esillä olevan keksinnön eräänä tarkoituksena on saada aikaan paineistettu f1otaatiomoduli vaahdotusmusteenpoisto-5 prosesseja varten, jota voidaan käyttää yhtenä yksikkönä sopivan epäpuhtauksen poiston saavuttamiseksi, ilman että vaahdonpois toi aitteistoa tarvitsisi kahdentaa.

Esillä olevan keksinnön vielä eräänä tarkoituksena on saada aikaan paineistettu flotaatiomoduli musteen poistamisek-10 si massa 1ietteistä, jota voidaan käyttää ilmakehän paineen ylittävällä paineella ja jossa lietteestä poistuva ilma voidaan saattaa tekemään hyödyllistä työtä.

Esillä olevan keksinnön vielä eräänä tarkoituksena on saada aikaan paineistettu f 1otaatiomoduli musteen poistamiseksi 15 massa!ietteestä, joka pienentää vaahdon poisteti1avuutta ja pienentää saantohäviöitä tähän asti tunnettuihin vaahdotus-kennotyyppeihin verrattuna ja joka soveltuu helposti suunniteltavaksi erilaisten järjestelmän kokovaatimusten mukaiseksi, suuri ti 1avuuksiset järjestelmät mukaanluettuna, mah-20 dollisimman pienellä tilantarpeella.

Nämä ja muut päämäärät saavutetaan esillä olevassa keksinnössä aikaansaamalla f1otaatioerotusmenetelmä ja flotaatio-moduli, joka voi toimia ilmakehän paineesta eroavalla paineella tähän asti tunnettujen avoimien flotaatiomenetelmien 25 ja -modulien sijasta. Esillä olevan keksinnön flotaatiomo-duli voi käsittää monia erilaisia muotoja ja siihen sisältyy syöttökohta massan vastaanottamiseksi sekoitus vyöhykkeeltä, missä lietteeseen lisätään ilmaa ja/tai vaahdotus-aineita. Modulissa on poistokohta massan hyväksyttävää ;i) osaa varten ja vaahdonpoistokohta mustetta sisältävän vaahdon poistamiseksi lietteestä. Modulin edullisissa suoritusmuodoissa vaahdon ja massan poistokohtien välissä on väli- 5 38524 seinämä massan suuntaamiseksi massan poistokohtaa kohti ja mustetta sisältävän vaahdon suuntaamiseksi vaahdon poistokohtaa kohti. Venttiilit ohjaavat virtausnopeutta massan poistokohdassa ja vaahdon poistokohdassa. Peräkkäisten 5 musteenpoistokennojen toiminnan jäljittelemiseksi vaihtele- va osa hyväksytystä lietteestä voidaan kierrättää takaisin syöttöpäähän. Menetelmää ja modulia voidaan käyttää positiivisen tai negatiivisen paineen alaisena.

Keksinnön muut tavoitteet ja edut ilmenevät seuraavasta 10 yksityiskohtaisesta selityksestä ja oheisesta piirustuk sesta .

Kuvio 1 on kaaviollinen kuvanto musteenpoistojärjestelmästä, jossa käytetään esillä olevan keksinnön mukaista paineistettua f1otaatiomodulia, 15 kuvio 2 on esillä olevan keksinnön mukaisen paineistetun f1otaatiomodulin kaaviollinen pitkittäisleikkauskuvanto, jossa on esitetty liete modulin sisällä, kuvio 3 on paineistetun f1otaatiomodulin suurennettu poik-kileikkauskuvanto yleisesti pitkin kuvion 2 viivaa 3-3, 20 kuvio 4 on suurennettu pitkittäisleikkauskuvanto paineistetun f1otaatiomodulin poistokartiosta , kuvio 5 on suurennettu pitkittäisleikkauskuvanto paineistetun f1otaatiomodulin syöttökartiosta , kuvio 6 on suurennettu pitkittäisleikkauskuvanto paineiste-25 tun flotaatiomodulin keskiosasta, kuvio 7 on pystyi eikkauskuvanto paineistetun flotaatiomodu-lin vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta, kuvio 8 on päällyskuvanto kuviossa 7 esitetystä modulista, 6 -8524 kuvio 9 on pystyi eikkauskuvanto esillä olevan keksinnön paineistetun flotaatiomodulin vielä eräästä suoritusmuodosta, kuvio 10 on päällyskuvanto kuviossa 9 esitetystä modulis-5 ta, ja kuvio 11 on pystyi eikkauskuvanto paineistetun flotaatio-modulin vielä eräästä suoritusmuodosta.

Tarkastellaan seuraavaksi yksityiskohtaisesti piirustuksia ja erikoisesti kuviota 1, jossa viitenumero 10 tarkoit-10 taa vaahdotusjärjestelmää, jossa voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaista paineistettua f1otaatiomodulia 12. Järjestelmän 10 on esitetty olevan uudelleen käytettävän jätepaperin musteenpoistoon tarkoitettu järjestelmä, modulia 12 voidaan kuitenkin käyttää muihin tarkoituksiin, ku-15 ten mineraalien erotukseen, nesteen selkeyttämiseen ja vas taavaan. Musteenpoistojärjestelmässä 10 pulpperilta tai vastaavalta tuleva jätepaperimassa 13 syötetään tulomassasäi-liöön 14, joka sisältää sekoittimet tai vastaavat kuitujen pysyvän suspension säilyttämiseksi lietteessä. Pumpun 17 20 syöttämä syöttöjohto 16 kulkee tulomassasäi1iön 14 ja paineistetun flotaatiomodulin syöttöpään 18 välillä. Alan ammattimies ymmärtää, että modulien tulokohtaa voidaan syöttää muuten kuin pumpulla. Esimerkiksi painovoimaista syöttöä voidaan myös käyttää. Paineistetun flotaatiomodulin 25 syöttöpäähän 18 nähden vastakkaisessa päässä sijaitsee poistopää 19, joka sisältää siistatun massan poistokohdan 20 ja mustetta sisältävien vaahtopoisteiden poistokohdan 22. Siistatun massan poistojohdon 26 ja tulomassasäi1iön 14 välillä kulkee kierrätyssilmukka 24. Kierrätyssilmukka 30 24 mahdollistaa siistatun massan ohjattavan osan kierrät tämisen takaisin, minkä avulla ylläpidetään haluttua mus-teenpoistotasoa tarvitsematta käyttää musteenpoistolaite-sarjaa.

7 8 5 2 4

Laitteistossa on poistejohto 27 mustetta sisältävän vaahdon kuljettamiseksi pois flotaatiomodulista. Esillä olevan keksinnön mukaista paineistettua flotaatiomodulia 12 käyttävän järjestelmän toimintaa ja erikoisesti siistatun liet-5 teen osan kierrätystä selitetään yksityiskohtaisemmin seu-raavassa.

Vaahtopoistejohtoon 27, siistatun massan johtoon 26 ja kierrätyssilmukkaan 24 on sijoitettu erilaisia järjestelmän ohjauslaitteita, kuten venttiilit 28, 30 ja 32. Myös 10 erilaisia muita virtauksenohjausventtiilejä, pumppuja ja niihin liittyviä laitteita voidaan tarvita, jotka kaikki ovat ammattimiehelle siistausa1 a 11 a tunnettuja eikä niitä selitetä tässä yksityiskohtaisemmin.

Seuraavassa selitetään yksityiskohtaisemmin paineistetun 15 f1otaatiomodulin 12 erästä suoritusmuotoa tarkastelemalla yksityiskohtaisemmin kuviota 2 ja erikoisesti kuvioiden 3, 4, 5 ja 6 suurennettuja kuvantoja. Kuvioissa 2 - 6 flotaa-tiomodulin on esitetty sisältävän yleisesti sylinterimäisen päärunko-osan 40, syöttökartion 42 ja poistokartion 44. On 20 kuitenkin selvää, että esillä olevan keksinnön mukainen flotaatiomodul! voidaan konstruoida eri muotoiseksi, kuten elliptiseksi tai kartiomaiseksi yhtä hyvin kuin esitetyksi yleisesti sylinterinmuotoiseksi ja tämän selityksen ja vaatimusten on tarkoitus sisältää myös muut tällaiset 25 muodot. Lisäksi vaikka moduli on esitetty pääasiassa vaakasuorana järjestelynä, on kuitenkin selvää, että pienin muutoksin voidaan käyttää yleisemmin pystysuoraa järjestelyä. Paineistetun f1otaatiomodulin useita vaihtoehtoisia suoritusmuotoja selitetään myöhemmin.

30 Modulin 12 syöttökartio 42 on kytketty ilmastussekoitus-osaan 50, joka vastaanottaa lietteen tulomassasäi1iöstä ja joka sisältää ilmanpuhalluslaitteen 52 ja turbulentti-sen sekoitusosan 54. Tässä paineistetussa flotaatiomodu- 8 38524 lissa käytettäväksi sopivan tyyppinen ilmastus- ja sekoi-tusosa on esitetty rinnakkaisessa US-patenttihakemuksessa Serial No 898,475. On selvää, että erilaisia muunmuotoisia ilmastus- ja sekoitusosia voidaan myös käyttää.

.5 Syöttökartio 42 sisältää ensimmäisen laipan 60, jossa on joukko pultinreikiä 62 tai muut sopivat välineet syöttö-kartion liittämiseksi syöttöjohtoon 16. Kartion vastakkaisessa päässä on toinen laippa 64, jossa on joukko pultin reikiä 66 kartion liittämiseksi paineistetun flotaatiomo-10 dulin runkoon 40. Laipan 60 ja laipan 64 välissä on syöt-tökartion yleisesti laajeneva seinämä 68. Seinämän 68 laa-jenemiskulma on tärkeä siten, että jos kulma on liian suuri, syöttöjohdosta paineistettuun f1otaatiomoduliin virtaa-va liete voi muodostaa epäsuotavia pyörteitä ja virtausku-15 vioita, jotka häiritsevät f1otaatiomodulin toimintaa. On toivottavaa, että päävirtaustie modulin läpi on lineaarinen, niin että lietteessä olevat mustetta sisältävät kuplat voivat kohota f1otaatiomodulin läpi virtaavan lietteen pinnalle ilman, että lietteessä olevat pyörteet sieppaisi-20 vat tai rikkoisivat ne. Näistä syistä on havaittu suotavaksi, että syöttökartion 1 aajenemiskulma on 40° tai pienempi ja edullisimmin laajenemiskulma on pienempi kuin 30°. Vähitellen laajeneva seinämä 68 hidastaa lietteen virtausnopeutta sen tullessa moduliin, mikä mahdollistaa liettees-25 sä olevien kuplien nousemisen lietteen läpi. Nesteen nopeuden hidastamiseen voidaan vaihtoehtoisesti käyttää diffuu-soreja.

Rungossa 40 on laipat 70 ja 72, joissa kummassakin on joukko pultinreikiä 74 rungon liittämiseksi syöttö- ja poisto-30 kartioihin. Kuten aikaisemmin on mainittu, runko 40 voi olla monen eri muotoinen ja sen muodostaa yleisesti pääasiassa seinämä 76, joka on muotoiltu esimerkiksi esitettyyn sylinterimäiseen muotoon, elliptiseen muotoon tai yleisesti laajenevaan kartiomuotoon. Runkoon sisältyy myös 9 88524 jalat 78 ja 79 modulin kannattamiseksi. Yleisesti loiva nousu tulopäästä ja poistopäähän, ainakin rungon 40 yläosaa pitkin, on havaittu suotavaksi. Jalka 79 on siten yleensä pidempi kuin jalka 78. Keksinnön eräässä muodossa 5 15 cm (6") nousu 2 m (7 jalan) rungon 40 pituudella on havaittu sopivaksi.

Poistokartio 44 sisältää laipan 80, jossa on joukko pul-tinreikiä 82 poistokartion liittämiseksi runkoon 40. Alan ammattimiehelle on selvää, että muita kuin puittityyppi siä 10 liitoksia voidaan käyttää syöttö- ja poistokartioiden kiinnittämiseksi runkoon 40 ja kartioiden kiinnittämiseksi järjestelmän eri 1ietekanaviin. Laippa- ja puitti-tyyppisis-sä liitoksissa vierekkäisten laippojen väliin sijoitetaan normaalisti ei esitetty tiiviste varman tiivistyksen aikaan-15 saarni seksi.

Poistokartio 44 sisältää lisäksi yleisesti vaakasuuntaisen poistoseinämän 90, jossa on laippa 92, jossa joukko pultin-reikiä 94, poistokartion liittämiseksi siistatun massan johtoon 26. Seinämän 90 sisäpään ja laipan 80 välillä on 20 kartiomainen seinämä 96. Seinämän 96 yläosaan on sijoitettu sen poistoseinämän 90 lähelle laippanysä 98 poistokartion liittämiseksi mustetta sisältävän poisteen johtoon 27.

Lietteen saanteiden poistokohdan erottamiseksi poisteen poistokohdasta paineistettuun flotaatiomoduliin on sijoi-25 tettu väliseinämäjärjestely 100, joka sisältää määrätyssä kulmassa nousevan väliseinämälevyn 102, joka ulkonee sisäänpäin seinämästä 90 ja jonka vapaassa päässä on patolevy 104. Samoin kuin tulokartion 42 kulmassa olevan seinämän tapauksessa, väliseinämälevyn 102 olisi muodostettava 30 vaakatasoon nähden kulma, joka on noin 40° tai pienempi ja edullisimmin pienempi kuin 30°. Jos väliseinämälevyn 102 kulma vaakatasoon nähden on liian suuri, poistopään lähelle kehittyy epäsuotavia virtauskuvioita, jotka voivat 10 88524 aiheuttaa ilman ja/tai vaahtopoisteiden kulkeutumisen hyväksyttävän lietteen mukana saanteiden poistokohtaan.

On havaittu, että alle noin 30° kulma vaakatasoon nähden pienentää oleellisesti turbulenssia ja pyörteiden muodos-5 tumista ja edistää haluttua lineaarista virtausta poisto-kohdan läpi.

Patolevy 104 ulottuu oleellisesti pystysuuntaan ylöspäin väliseinämälevystä ja muodostaa pituudelleen vyöhykkeen, joka vastaanottaa ja vaimentaa modulin pinta-aaltoja ja 10 sallii lietteen pinnantason vaihtelun. Väliseinämäjärjes-tely 100 muodostaa seinämän 96 yläosan kanssa oleellisesti suljetun poisteiden poistokammion 110 ainoan siihen tulevan aukon ollessa patolevyn 104 yläpuolella oleva kurkku 112.

15 Esillä olevan keksinnön menetelmässä kaasua sekoitetaan lietteeseen, joka sisältää ainakin yhden poistettavan aineosan. Liete, johon kaasu on dispersoitu ja liuotettu, syötetään suljettuun astiaan, missä kaasun annetaan nousta lietteen pinnalle kuljettaen mainitun aineosan mukanaan ja 20 muodostaen vaahdon lietteen päälle. Lietteestä ja vaahdosta poistuva kaasu on suljettuna säiliön sisälle ja se painaa vaahdon poisteiden poistokohdan läpi lietteen virratessa saanteiden poistokohdan läpi. Virtausta säädetään ainakin yhdessä lietteen syöttökohdassa tai poisteiden poisto-25 kohdassa modulin virtauksen ja paineen säätämiseksi. Menetelmän eräänä muunnoksena keksinnössä on ajateltu alipaineen aikaansaamista poisteiden poistokohtaan negatiivisen paineen ylläpitämiseksi modulissa.

Käytettäessä esillä olevan keksinnön mukaista paineistet-30 tua flotaatiomodulia ja erikoisesti kuvioissa 2-6 esitetyn kaltaista modulia 12 kuviossa 1 esitetyn mukaisessa mus-teenpoistojärjestelmässä lietettä pumpataan massasäiliöstä 14 flotaatiomoduliin ilmastus- ja sekoitusosan 50 kautta.

11 O 8 524

Lietteeseen puhalletaan ilmaa ja se sekoitetaan massaan turbulenssisekoitusosassa 54. Ilmastettu liete tulee flo-taatiomoduliin syöttökartion 42 kautta. Syöttökartion loiva laajenemiskulma mahdollistaa lietteen asteittaisen dis-5 persoitumisen modulin sisälle nesteen nopeuden laskiessa vastaavasti. Lietteen virratessa paineenalaisena modulin läpi mustetta sisältävät kuplat kohoavat lietteen pinnalle. Syöttö- ja poistojohdoissa olevia eri venttiilejä ja pump- puja ohjataan nestepinnan tason säilyttämiseksi flotaatio-10 modulissa sellaisena, että neste on patolevyn 104 alareunan yläpuolella ja patolevyn yläreunan alapuolella. Lietteen yläpuolisen vyöhykkeen täyttyessä vaahdolla ilmanpaine, joka syntyy ilman poistuessa lietteestä, painaa vaahdon kurkun 112 kautta poistokammioon 110. Paine painaa vaah-15 don poisteiden poistokohdan kautta pumppuja, meloja, alipainetta tai vastaavaa tarvitsematta. On suotavaa pitää lietteen pinnantaso suunnilleen patolevyn 104 korkeuden alueella. Jos lietteen taso nousee patolevyn yläreunan yläpuolelle, hyväksyttävää kuitua menetetään vaahtopoisteen 20 poistokohtaan. Lietteen taso on edullisimmin riittävän paljon patolevyn yläreunan alapuolella, niin että pinta-aallot eivät nouse patolevyn yläreunan yli. Jos lietteen taso laskee patolevyn 104 alareunan alapuolelle, mustetta sisältävää vaahtoa voi kulkeutua hyväksyttävän lietteen mukana 25 poistokohdan 20 kautta.

Tässä selitetyn kaltainen paineistettu f 1otaatiomoduli voi toimia massa.n sakeuksilla noin 0,1 % - 5 % kiinteitä aineita ja sitä voidaan käyttää kaikilla raaka-aineilla millä tahansa musteenpoistokemial1 a . Paineistettu moduli voi käsi-30 teliä tehokkaasti voimakkaasti vaahtoavia massoja. Esillä olevan f1otaatiomodulin eräänä erityisenä etuna on, että vaahtoa sisältävä poistevirtaus on paineenr ai aisena ja se pakotetaan ohjausventtii1in 28 läpi. Vaahtoon säätöventtii-Iissä kohdistuvat suuret 1 eikkausvoimat rikkovat vaahdon 12 88524 venttiilissä, niin että venttiilistä tuleva poistuva aine on nestettä, jota on paljon helpompi käsitellä kuin avoimissa f1otaatiomoduleissa saatua vaahtoa.

Kuten aikaisemmin on mainittu esillä olevan keksinnön erää-5 nä selvänä etuna on, että kierrätyssi1mukoiden käytön ansiosta halutun epäpuhtausmäärän poistamiseen voidaan käyttää fysikaaliselta kooltaan minimaalisen pientä paineistettua f1otaatiomodulia . Tämä saadaan tuloksena paineistetun modulin edustamasta geometriasta, jossa nopeus modulin lä-10 pi on yhtä suuri kuin virtausmäärä if(x r . Kapasiteetin lisäys saavutetaan siten suurentamalla sädettä ja koska kapasiteetti muuttuu säteen neliöön verrannollisesti, pieni lisäys modulin säteessä aiheuttaa huomattavan kapasiteetin kasvun.

15 Esimerkiksi moduli, joka tuottaa 100 t vuorokaudessa, voi olla halkaisijaltaan hieman yli 0,9 m (3 jalkaa). Suurennettaessa tämä moduli 500 t vuorokausikapasiteeti11 e halkaisija kasvaisi vain alueelle 1,2 - 1,5 m (4-5 jalkaa). Kuten muun tyyppisten vaahdotuskennojen yhteydessä on tun-20 nettua, lietteen syvyyden kasvaessa modulissa tarvitaan suurempi virtauspituus riittävän lietteen viipymisajan aikaansaamiseksi mahdollistamaan kuplien kohoaminen lietteen pohjalta lietteen pinnalle. Siten suurennettaessa modulia suuremmalle kapasiteetille esillä olevan keksinnön modulin sä-25 teen kohtuullisen kasvun lisäksi myös rungon 40 pituus kasvaisi lietteen viipymisajan pidentämiseksi.

Johtuen helppoudesta, jolla modulia voidaan suurentaa suuremmille kapasiteeteille, sen sijaan, että käytettäisiin esimerkiksi viittä 100 t vuorokaudessa tuottavaa modulia .10 sarjassa, kuten usein tehdään avointen flotaatiokennojen yhteydessä, voidaan käyttää 500 t vuorokaudessa tuottavaa modulia siten, että 80 % saanteiden poistokohdan 20 virtauksesta kierrätetään uudelleen. Vaihtoehtoisesti pienen yk- 13 88524 sikön saanteiden poistokohta voidaan kytkeä suoraan toiseen turbulenttiseen sekoitusosaan, joka johtaa toiseen f1otaatiomoduliin. Myös silloin kun käytetään paineistettujen modulien sarjaa, saavutetaan pääomasäästöjä siten, 5 että koska paine pysyy modulin sisällä, portaiden välillä ei tarvita pumppausta kuten avoimissa flotaatiokennoissa, joissa paine menetetään kennossa. Normaalitapauksessa uskotaan kuitenkin olevan tehokkaampaa kierrättää massaa ja käyttää suurempaa modulia. Esillä olevan keksinnön mukais-10 ta paineistettua f1otaatiomodulia voidaan käyttää musteen-poistoprosessissa seitsemän tavanomaisen avoimen kennopor-taan tilalla, niin että esimerkiksi vuorokausikapasitee-tiltaan 1100 tonnin moduli kierrättäisi 1000 t vuorokaudessa yli 90 % puhdistustehokkuuden saavuttamiseksi ja 15 tuottaisi vuorokaudessa 100 t puhdasta lietettä.

Kuten aikaisemmin on mainittu, paineistetun f1otaatiomodu-lin fysikaalista muotoa voidaan vaihdella monin eri tavoin. Kuvioissa 7 ja 8 on esitetty muunnettu suoritusmuoto, jossa moduli 100 on suunnattu yleisesti enemmän pystyyn kuin 20 kuvioissa 2-6 esitetty moduli. Moduli 100 sisältää ulko-kotelon tai seinämän 102, jossa on lietteen syöttökohta 134 ja lietteen poistokohta 106 sen alaosassa. Yleensä on edullista, että lietteen tulokohta on jonkin verran korkeammalla kuin lietteen poistokohta estämään epäpuhtauksien 25 oikokulkeutuminen suoraan syöttökohdasta poistokohtaan .

Modulin 100 yläosaan on sijoitettu vaahdonpoistoputki 108 ja se sisältää pitkänomaisen aukon 140 putken alaosassa, joka aukko ulottuu modulin sisällä putken päästä lähelle seinämän 102 sisäpintaa. Lisäksi modulissa on sopivat sää-. 30 tölaitteet kuten venttiili 142 poisteputkessa. Tässä suo ritusmuodossa epäpuhtauksia sisältävät kuplat nousevat lietteen pinnalle, joka pidetään poisteputken 108 tason : alapuolella. Modulissa oleva paine painaa vaahdon pinnal ta poisteputkeen ja ulos modulista poistettavaksi.

14 88524

Paineistetun modulin vielä eräs suoritusmuoto 120 on esitetty kuvioissa 9 ja 10. Tämä suoritusmuoto on samankaltainen kuin moduli 100 ja siinä on ulkoseinämä 102, massan syöttökohta 134 ja massan poistokohta 106. Poisteita kasi-5 teilaan jossain määrin eritavoin modulissa 120 siten, että f 1otaatiomodulin yläosaan on sijoitettu väliseinämäjärjes-tely 122 ja se sisältää määrätyssä kulmassa ylöspäin ulottuvan levyosan 124, joka ulkonee sisäänpäin seinämästä 102, ja oleellisesti pystysuuntaisen patolevyn 126, joka ulot-10 tuu ylöspäin levyn 124 sisäpäästä. Väliseinämäjärjestely muodostaa modulin kotelon kanssa poisteiden poistokammion, joka on yleisesti merkitty viitenumerolla 128. Vaahto tulee yleisesti kartionmuotoiseen kammioon 128 virtaamalla patolevyn 126 yläreunan yli. Modulissa oleva paine pakot-15 taa vaahdon modulista poistokohdan 130 kautta.

Kuviossa 11 on esitetty vielä eräs pystysuuntaisen modulin muunnos. Tämän suoritusmuodon paineistettu flotaatiomoduli 150 sisältää kartiomaisen alakotelon 152, joka kapenee massan poistokohtaan 154 päin. Kartiomaisen kotelon yläpuo-20 1 e11 a kohoaa oleellisesti sylinterimäinen kotelo 156, joka sisältää massan syöttökohdan 158. Modulin yläpäässä on kupu 160, jossa on tähystyslasi 162. Moduliin on sijoitettu keskellä oleva poisteputki 164 modulin yläosasta alkavaksi ja se tulee ulos kartiomaisen alakotelon pohjasta. Tässä 25 suoritusmuodossa on esitetty erityisen edullinen välisei-nämäjärjestely, johon sisältyy taipuisa väliseinämäkalvo 168 ja kelluva väliseinämärengas 170. Rengas kelluu lietteen pinnalla siten, että osa siitä nousee lietteen yläpuolelle estämään lietettä virtaamasta poisteputkeen. Liet-30 teen pinnalle muodostunut vaahto virtaa väliseinämärenkaan yläreunan yli ja ulos poisteputkesta. Taipuisa kalvo 168 voi taipua päällekkäin menevästi ja tässä esitetty väli-seinämäjärjestely kompensoi automaattisesti lietteen pinnantason vaihtelut. Tämä suoritusmuoto toimii samanlailla kuin .5 ^3524 aikaisemmin selitetyt suoritusmuodot, joissa liete tulee moduliin, kuplat nousevat lietteen pinnalle ja virtaavat väliseinämäjärjestelyn yli poisteputkeen. Hyväksyttävä liete virtaa modulin pohjalle ja ulos poistokohdasta 154.

5 Moduli on suljettu ja lietteestä poistuva ilma jää modulin sisälle ja sitä käytetään painamaan vaahdon poisteput-ken läpi.

Tässä esitettyjä menetelmää ja paineistettuja moduleita voidaan soveltaa muissa erotusprosesseissa kuin musteen-10 poistossa. Esillä olevaa keksintöä hyödyntäviä flotaatio-erotustekniikoi ta voidaan esimerkiksi käyttää muiden epäpuhtauksien, kuten muovin, erottamiseen sei 1 uioosasulpui s-ta ja mineraalien erotukseen tai vastaavaan. Selkeyttäminen voidaan aikaansaada täydellisellä f1otaatiol1 a, jota 15 yksinkertaistaa oleellisesti esillä olevassa paineistetussa f1otaatiomodulissa mahdollinen kierrätys.

Lisäksi vaikka keksintöä on selitetty liittyen toimintaan positiivisella paineella, flotaatiomodulia on myös mahdollista käyttää negatiivisella paineella. Tässä muunnoksessa ; 20 poistejohto kytketään aiipainelähteeseen ja nestepinnan yläpuolella oleva modulin alue pidetään negatiivisessa paineessa. Keksintö eroaa tässä suhteessa aikaisemmista flo-. taatiolaitteista, joissa alipainetta käytetään vaahdon kuorimiseen lietteen pinnalta. Esillä olevassa keksinnössä 25 koko moduli on suljettu. Esillä oleva f1otaatiomoduli on joustava siten, että sitä voidaan käyttää painealueella -0,7 bar - +7,1 bar (-10 - +100 psi) absoluuttista painetta.

Vaikka edellä on selitetty yksityiskohtaisesti eri suoritusmuotoja paineistetusta flotaatiomodulista ja menetelmäs-30 tä vaahdon erottamiseksi lietteestä paineenalaisena , niihin voidaan tehdä erilaisia muunnoksia esillä olevan keksinnön piiristä poikkeamatta.

Claims (18)

1. Vaahdotusmenetelmä ainakin yhden ainesosan erottamiseksi lietteestä, jossa kaasua dispergoidaan ja liuotetaan lietteeseen kuplien kehittämiseksi, jotka kuplat nousevat lietteen läpi ja muodostavat pintavaahdon, joka sisältää suuremman pitoisuuden mainittua ainesosaa, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: käytetään suljettua astiaa, jossa on lietteen syöttökohta (134; 158), lietteen poistokohta (20; 106; 154) ja vaahdon poistokohta (22; 108; 130; 164), syötetään liete suljetun astian läpi lietteen syöttökohdasta (134; 158) lietteen poistokohtaan (20; 106; 154), ohjataan ainakin joko syöttövaihetta tai vaahdon poistokohdas-ta (22; 108; 130; 164) tulevaa virtausta nestepinnan tason ja lietteen pinnan säilyttämiseksi astiassa, muodostetaan vaahtokerros lietteen pinnalle mainitun ainakin yhden ainesosan vastaanottamiseksi, johdetaan lietteestä purkautuva kaasu astiasta vaahdon poisto-kohdan (22; 108; 130; 164) läpi yhdessä mainittua vähintään yhtä ainesosaa kantavan vaahdon kanssa, tunnettu siitä, että lietteen yläpuolella olevalla alueella astiassa ylläpidetään ilmakehän painetta korkeampaa sisäistä painetta säätämällä lietteestä purkautuvan kaasun virtausta astiasta, kaasun virtausta vaahdon poistokohdan (22; 108; 130; 164) läpi rajotetaan pidättämällä osa lietteestä purkautuvasta kaasusta astiassa mainitun positiivisen paineen aikaansaamiseksi astiaan lietteen yläpuolella olevalla alueella. 17 88524

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi vaiheena lietteen poisto-kohdasta (20; 106; 154) tulevan virtauksen osan kierrättämisen astian syöttökohtaan (134; 158).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen sisältyy lisäksi lietteen poistokohdasta (20; 106; 154) tulevan virtauksen johtaminen toiseen astiaan, jota käytetään samalla tavalla kuin mainittua ensimmäistä astiaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suljetussa astiassa pidätettyä kaasua johdetaan rajoitetun vaahdon poistokohdan (22; 108; 130; 164) läpi ja että lietteestä purkautuvan kaasun virtausta vaahdon poisto-kohdan läpi rajoitetaan venttiilivälineillä (28; 142).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen sisältyy lisäksi väliseinämäelimen (100; 122; 166) käyttäminen mainittujen poistokohtien välillä ja rajoitetun tulokammion (110; 128) muodostaminen vaahdon poistokohdan (22; 108; 130; 164) ympärille.

6. Flotaatiomoduli ainakin yhden ainesosan erottamiseksi modulin läpi syötettävästä lietteestä, jossa kaasua disper-goidaan ja liuotetaan lietteeseen kuplien kehittämiseksi, jotka kuplat kohoavat lietteen läpi ja muodostavat pinta-vaahdon, joka sisältää suuremman pitoisuuden mainittua ainesosaa, joka moduli (12; 100; 120; 150) käsittää: rungon (40; 102; 152), joka muodostaa lietettä johtavan vyöhykkeen, joka mahdollistaa kuplien kohoamisen lietteen pinnalle mainitussa vyöhykkeessä, ie 88524 syöttökohdan (134; 158), joka on liitetty runkoon (40; 102; 152. ja joka vastaanottaa lietettä lietteensyöttölähteestä (16), lietteen poistokohdan (20; 106; 154), joka on liitetty runkoon (40; 102; 152), lietevirtauksen johtamiseksi mainitusta vyöhykkeestä, vaahdon poistokohdan (22; 108; 130; 164), joka on liitetty runkoon (40; 102; 152), lietteestä saatavan vaahdon johtamiseksi virtana vyöhykkeestä, jolloin syöttökohta ja poistokohdat ja runko (40; 102; 152) muodostavat oleellisesti suljetun paineastian, virtauksensäätölaitteet (17, 28, 30, 32; 142) lietteen syötön virtausnopeuden, lietteen virtauksen ja vaahdon poistokohdasta (22; 108; 130; 164) tulevan virtauksen ohjaamiseksi säätämään lietteen pinnankorkeustasoa, jolloin virtauksensäätölaitteet (17, 28, 30, 32; 142) ohjaavat lietteestä purkautuvan kaasun kulkemaan lietteen yläpuolella olevalta alueelta yhdessä vaahdon ja mainitun ainakin yhden ainesosan kanssa vaahdon poistokohdan (22; 108; 130; 164) läpi tunnettu siitä, että virtauksensäätölaitteet (17, 28, 30, 32; 142) ylläpitävät ilmakehän painetta korkeampaa sisäistä positiivista painetta modulissa (12; 100; 120; 150) lietteen yläpuolella olevalla alueella säätämällä lietteestä purkautuvan kaasun virtausta astiasta, jolloin virtauksensäätölaitteet (17, 28, 30, 32; 142) käsittävät paineen säätövälineen (28; 142) vaahdon poistokohdassa (22; 108; 130; 164), joka väline rajoittaa kaasun virtausta poistokohdan kautta ja pidättää osan lietteestä runkoon (40; 19 88524 102; 152) purkautuvasta kaasusta mainitun positiivisen paineen aikaansaamiseksi moduliin (12; 100; 120; 150) lietteen yläpuolella olevalla alueella.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että mainittu syöttökohta sisältää kotelon (42), jossa on asteittain laajeneva seinämä (68), joka ulottuu syöttölähteeseen (16) liittyvän liitännän (60, 62) ja runkoon (40) liittyvän liitännän (64, 66) välille.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että mainittu asteittain laajeneva seinämä (68) on asetettu alle noin 40* kulmaan vaakatasosta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että lietteen poistokohta (20; 106; 154) on sijoitettu lietteen syöttökohdan (134; 158) alapuolelle.

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että astiaan on sijoitettu väliseinämäjärjes -tely (100; 122; 166) lietteen poistokohdan (20; 106; 154) ja vaahdon poistokohdan (22; 108; 130; 154) välille ja se muodostaa poistekammion (110; 128), johon tulee rajoitettu pääsytie.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että väliseinämäjärjestelyyn (100; 122; 166) sisältyy levy (102; 124), joka ulottuu määrätyssä kulmassa ylöspäin ja sisäänpäin modulin seinämästä, levyn (102; 124) pääteosan (104; 126) ulottuessa oleellisesti pystysuoraan ylöspäin sen vapaasta päästä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että levy (102; 124) ulottuu sisäänpäin alle noin 40* kulmassa vaakatasosta. 20 88524

13. Patenttivaatimuksen 6 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että runko (40; 102; 152) on diametraaliselta poikkileikkaukseltaan oleellisesti sylinterimäinen.

14. Patenttivaatimuksen 6 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että runko (40) on diametraaliselta poikkileikkaukseltaan oleellisesti elliptinen.

15. Patenttivaatimuksen 6 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että mainittu runko muodostaa kartion, joka laajenee syöttöpäästään (18) poist©päähänsä (19) päin.

16. Patenttivaatimuksen 6 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että virtauksensäätölaitteisiin (17, 28, 30, 32; 142) sisältyy venttiili (28; 142), joka rajoittaa lietteestä poistuvan ilman virtaamista vaahdon poistokohdan (22; 108) läpi positiivisen paineen aikaansaamiseksi lietteen pinnantason yläpuolelle.

16 88524

17. Patenttivaatimuksen 6 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että mainittu runko muodostaa syöttökohdasta (158) poistokohtiin (54, 164) suppenevan kartion (152), joka on suunnattu pystysuuntaiseksi poistokohtien ollessa sijoitettu alas, ja että vaahdon poistokohta sisältää putken (164), joka ulottuu kartion (152) sisällä lietteen pinnantason lähelle.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen flotaatiomoduli, tunnettu siitä, että putkeen (164) on yhdistetty kelluva väliseinämäjärjestely (166) ja se rajoittaa lietteen virtausta putkeen (164). 21 88524