【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体が飽和されるまで液体にガスを含ませた後、ガスで飽和された液体を膨張させ、その間に気泡が生じることを含む、分離浮上により懸濁液から不純物を分離するプロセスと、液体が飽和されるまで液体にガスを含ませた後、ガスで飽和された液体を膨張させ、その間に気泡を生じさせ、さらに、気泡を有する液体を懸濁液に混合し、それを浮上分離室に供給する装置を少なくとも含む、浮上分離により懸濁液から不純物を分離する装置と、ガスで飽和された液体に気泡を発生させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
泡浮上分離は、懸濁液から不純物を取り除くための物理的プロセスである。このプロセスでは、適切な量と大きさで気泡を発生させる必要がある。疎水性または撥水性の物質が、それらに付着する気泡により懸濁液の表面まで運ばれ、泡とともにその場所から取り除かれる。この種のプロセスは、例えば、ドイツ特許第４１１６９１６号公報により公知のものであり、高度な技術的標準に達している。気泡を発生させ、それらを懸濁液に混合させるために、自己吸引型噴射装置が使用されることが多い。この場合、ノズルから出る不純物を含んだ懸濁液の流れは、負の圧力を発生してガスを吸い込み、ガスと液体間で脈動の交換が行われる結果、懸濁液と混合される。このタイプの装置は、例えば、ドイツ特許公開第３４１２４３１号公報に記載されている。
【０００３】
ドイツ特許第１９８４５５３６号において、ガスで飽和された懸濁液に浮上分離用の気泡が形成され膨張させ、後続ステップで付着した繊維が分離される脱インキプロセスが記載されている。このプロセスでは、０．６〜１．２バールの圧力が使用されているが、発生する気泡の大きさの調整は困難である。
【０００４】
また、ガスで飽和された加圧水が分離浮上室に注入されて、気泡を形成するプロセスが知られている。ＷＯ９０／１０５０２ Ａ１号には、この目的に合わせて設けられたノズルが記載されており、流れの通路および方向を修正でき、ノズルの洗浄は容易である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、懸濁液における気泡の最適な大きさおよび量の設定条件を高度化し、プロセスをより効率的にする浮上分離プロセスおよびそこで使用するための装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明では、上述したプロセスの一部として、気泡を含む液体が不純物を有する懸濁液に混合される前に、ガスで飽和された液体を単独で膨張させる技術が提供される。このように、気泡の形成と、浮上分離室への供給および分離室での放散とを引き離すことにより、それらを別々に最適化することができる。
【０００７】
液体にガスを含ませた後に、その液体を単独で膨張させることにより、この泡浮上分離プロセスの改良がなされる。
【０００８】
充分に実証された方法では、懸濁液は、ガスで飽和された液体を注入することにより膨張する。
【０００９】
本発明のさらなる特徴によれば、ジェット噴射により膨張したガスで飽和された液体を、側方が管状壁で閉じられた空間内に噴霧し、その流れを分散することが好ましい。このようにして、気泡を解放するのに必要な圧力差を、容易かつ非常に効率的に発生することができる。
【００１０】
本発明の目的を達成するために、本発明においては、浮上分離により懸濁液から不純物を取り除くための設備は、液体を膨張させる装置が、気泡を含む液体を懸濁液に混合する装置及び浮上分離室と別に配設されていることを特徴とする。
【００１１】
膨張中の圧力損失を調節し、所与の条件下で気泡を最適に発生させ、さらに所与または所望の条件を最適化することを容易に行う方法を提供するために、本発明のさらなる特徴によれば、断面が調節可能であり、好ましくは、断面の面積が調節可能なノズルが提供される。気泡を含む液体、特に、懸濁液そのものが、浮上分離室内に直接注入される場合であっても、このタイプの装置は、すべての浮上分離設備および浮上分離室で使用可能である。
【００１２】
この場合、好適な形態としては、ノズルの開口を環状とすることが望ましい。
【００１３】
ノズルから出る液体ジェットの特に良好な流れ特性および広がりは、ノズルの外側境界線がラバルノズル（Ｌａｂａｌ ｎｏｚｚｌｅ）の形状を有する場合に得られる。
【００１４】
また、液体ジェットの放出後の好適な流れ特性を向上させる目的で、環状のノズル開口を形成するため、ノズルのハウジング内に先細りの円錐体により形成された中心部分を設けることが望ましい。
【００１５】
本発明のさらなる特徴によれば、円錐体は、軸方向に移動可能であり、および／または、それ自体の軸の周りを回転可能であれば、開口の断面積は、容易に修正可能であるため、得られる圧力損失が設定可能であり、ジェット噴射ノズルが詰まった場合に清掃または洗浄することができるようになる。
【００１６】
さらに、流れ特性を高めるため、噴流領域を、断面がほぼ一定の脈流パイプにより形成し、更に望ましくは、ノズルから外向きに断面が増大する拡散器を脈流パイプの下流側に接続するようにデザインされた装置により、最適な気泡形成を助長することが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、好適な実施形態を示す添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。
図１は、本発明に係る浮上分離装置の構成を示す説明図、図２は、図１に示した装置で用いるのに好適な泡噴射器の構成を示す説明図、図３は、拡散器と結合した構成による泡噴射器の構成を示す説明図、図４は、本発明に係る泡噴射器の頭部の構成を示す説明図、図５は、図４に示した泡噴射器にラバル形ジェット噴射ノズルを設けた実施例の構成を示す説明図である。
【００１８】
図１は、浮上分離プロセスで要求される気泡が液体に生じるように作られる泡噴射器４の形をした、予めガスで飽和させた液体を膨張させる装置を備えた本発明による浮上分離設備の略図である。浮上分離室６そのものは、大部分が懸濁液５で満たされ、その表面上に、気泡からなり、浮上分離により取り除かれる固体粒子を可能な限り多量に含む泡７が生じる。この泡は、スキマー１６により泡チャネル８に運ばれ、浮遊物Ｆとして回収される。
【００１９】
再利用ストリームからの除濁水Ｋの一部は、加圧ポンプ１を用いて３〜１０バールの所望の飽和圧力まで加圧され、飽和タンク２に供給される。周囲からの空気が、圧縮機３により要求された圧力まで圧縮された後、同様に飽和タンク２に供給され、液体に吸収される。飽和点まで加圧された作用流体が、微細な気泡を発生するように特別にデザインされた泡噴射器４に入り、減圧され、固体を含む供給流Ｚおよび混合される浮上分離剤Ｃとともに、浮上分離プロセスが生じる浮上分離室６に供給される。減圧膨張により形成された気泡は、疎水性の固体に付着し、それらを表面へ運ぶ。浮上分離により浄化された懸濁液は、除濁水Ｋとして浮上分離室から排出される。
【００２０】
図２は、ガスで飽和した液体を減圧し、微細な気泡を発生させるための本発明による装置４を示す。飽和点まで加圧された飽和タンクからの作用流体Ｄは、気泡発生装置４に入り、ジェット噴射ノズル１０に進む。ジェット噴射ノズル１０において必要とされる減圧は、ジェット噴射ノズル１０の内縁と、中心が同軸に取り付けられた円錐体９との間の環状ギャップの断面を変化させることにより設定され得る。これを行うために、円錐体９は、ジェット噴射ノズル１０の方へ、またはそれから離れる方へ軸方向に移動し得る。これは、雌ねじ１４にねじ込まれたねじ付きロッド１５に取り付けられた円錐体９を回転させることにより行われることが好ましい。このような回転運動により、存在するであろう固体粒子やフロックにさらなる力がかけられ、これは、ジェット噴射ノズル１０上に清浄効果をもたらす。ジェット噴射ノズル１０から流出し、急激に膨張した液体の流れは、脈流パイプ１２内の開放ジェット流１１として広がることから真空を発生させるため、より多くの、特により微細な気泡が生じる。この微細な気泡は、脈流パイプ１２に続いて拡散器１３を通過した後、泡噴射器４を出る。
【００２１】
図３に示されているように、本発明による装置４は、浮上分離室６の下流側に接した位置に設けられる。この場合、気泡発生装置４の脈流パイプ１２のすぐ後方に、気泡分布の均一性を高めるために、この浮上分離室６に放射状拡散器１７が設けられ、脈流パイプ１２は、浮上分離室６の底面中央に取り付けることが望ましい。
【００２２】
図４の泡噴射器４では、軸方向移動によりジェット噴射ノズル１０の環状ギャップを調節するための中心円錐体９に、母線に沿って複数の微細溝１８が設けられる。このようにして、円錐体９を回転させることにより自浄効果を更に高めることができる。
【００２３】
図５に示されている泡噴射器４のデザインは、ラバルデザイン形状のジェット噴射ノズル１９を有し、これは、複雑な（例えば、繊維質の）不純物を有する液体ジェット１１の拡散をより良好にするために使用され、これらの流体に発生し得る真空を増大させ、より微細な気泡を形成するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浮上分離装置の構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した装置で用いるのに好適な泡噴射器の構成を示す説明図である。
【図３】拡散器と結合した構成による泡噴射器の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係る泡噴射器の頭部の構成を示す説明図である。
【図５】図４に示した泡噴射器にラバル形ジェット噴射ノズルを有する本発明に係る浮上分離設備の略図である。
【符号の説明】
１ 加圧ポンプ
２ 飽和タンク
３ 圧縮機
４ 泡噴射器
５ 懸濁液
６ 浮上分子室
７ 泡
８ 泡チャネル
９ 円錐体
１０、１９ ジェット噴射ノズル
１１ 開放ジェット
１２ 脈流パイプ
１３ 拡散器
１４ 雌ねじ
１５ ねじ付きロッド
１６ スキマー
１７ 放射状拡散器
１８ 溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a process for separating impurities from a suspension by separation flotation, including entraining a gas into a liquid until the liquid is saturated, and then expanding the gas-saturated liquid and generating bubbles therebetween. After the gas is contained in the liquid until the liquid is saturated, the gas-saturated liquid is expanded, bubbles are generated in the meantime, and the liquid having bubbles is mixed with the suspension. The present invention relates to a device for separating impurities from a suspension by flotation, which includes at least a device for supplying a flotation chamber, and a device for generating bubbles in a liquid saturated with gas.
[0002]
[Prior art]
Foam flotation is a physical process for removing impurities from a suspension. In this process, bubbles must be generated in an appropriate amount and size. Hydrophobic or water-repellent substances are carried to the surface of the suspension by the air bubbles adhering to them and are removed there from together with the bubbles. Processes of this kind are known, for example, from DE 41 16 916, and have reached a high technical standard. To generate air bubbles and mix them into the suspension, a self-suction type spray device is often used. In this case, the flow of the suspension containing impurities coming out of the nozzle generates a negative pressure, sucks the gas, and exchanges the pulsation between the gas and the liquid, so that it is mixed with the suspension. A device of this type is described, for example, in DE-A 34 12 431.
[0003]
DE 198 45 536 describes a deinking process in which flotation bubbles are formed and expanded in a gas-saturated suspension and the fibers attached in a subsequent step are separated. In this process, a pressure of 0.6-1.2 bar is used, but it is difficult to control the size of the bubbles generated.
[0004]
Also known is a process in which pressurized water saturated with gas is injected into a separation flotation chamber to form bubbles. WO 90/10502 A1 describes a nozzle provided for this purpose, in which the flow path and direction can be modified and the nozzle is easy to clean.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide flotation processes and devices for use therein which enhance the setting conditions for the optimal size and amount of bubbles in the suspension and make the process more efficient.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To this end, the present invention provides, as part of the process described above, a technique for independently expanding a gas-saturated liquid before the liquid containing air bubbles is mixed into a suspension with impurities. Is provided. Thus, by separating the formation of air bubbles from the supply to the flotation separation chamber and the dissipation in the separation chamber, they can be optimized separately.
[0007]
Improving the bubble flotation process by allowing the liquid to contain a gas and then expanding the liquid alone.
[0008]
In a well documented method, the suspension is expanded by injecting a gas-saturated liquid.
[0009]
According to a further feature of the present invention, it is preferred that the liquid saturated with the gas expanded by the jet injection is sprayed into a space closed by a tubular wall on the sides and the flow is dispersed. In this way, the pressure difference required to release the bubbles can be generated easily and very efficiently.
[0010]
In order to achieve the object of the present invention, in the present invention, equipment for removing impurities from a suspension by flotation includes a device for expanding a liquid, a device for mixing a liquid containing air bubbles with a suspension, and It is characterized by being provided separately from the flotation separation chamber.
[0011]
A further feature of the present invention is to provide a way to adjust the pressure drop during inflation, to optimally generate bubbles under given conditions, and to further facilitate optimizing given or desired conditions. According to the present invention, there is provided a nozzle whose cross-section is adjustable, and preferably whose cross-sectional area is adjustable. This type of device can be used in all flotation installations and flotation chambers, even if the liquid containing bubbles, in particular the suspension itself, is injected directly into the flotation chamber.
[0012]
In this case, it is desirable that the opening of the nozzle is annular.
[0013]
Particularly good flow characteristics and spreading of the liquid jet exiting the nozzle are obtained when the outer boundary of the nozzle has the shape of a Laval nozzle.
[0014]
It is also desirable to provide a central portion formed by a tapered cone in the nozzle housing to form an annular nozzle opening for the purpose of improving the preferred flow characteristics after the ejection of the liquid jet.
[0015]
According to a further feature of the invention, the cross-sectional area of the opening is easily modifiable if the cone is axially movable and / or rotatable about its own axis. Therefore, the obtained pressure loss can be set, and cleaning or cleaning can be performed when the jet injection nozzle is clogged.
[0016]
Furthermore, in order to enhance the flow characteristics, the jet region is formed by a pulsating pipe having a substantially constant cross section, and more desirably, a diffuser having a cross section increasing outward from the nozzle is connected to the downstream side of the pulsating pipe. It is desirable to promote optimal bubble formation with a device designed to:
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings showing preferred embodiments.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a flotation device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of a foam injector suitable for use in the device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing a configuration of a foam injector according to the present invention, FIG. 4 is an explanatory view showing a configuration of a head of the foam injector according to the present invention, and FIG. It is an explanatory view showing the composition of the example provided with the shape type jet injection nozzle.
[0018]
FIG. 1 shows a flotation installation according to the invention with a device for expanding a pre-gas-saturated liquid in the form of a foam injector 4 which is made such that the bubbles required in the flotation process are formed in the liquid. It is a schematic diagram. The flotation chamber 6 itself is predominantly filled with the suspension 5 and on its surface foams 7 are produced which consist of air bubbles and contain as much as possible of the solid particles which are removed by flotation. This foam is conveyed to the foam channel 8 by the skimmer 16 and collected as a floating substance F.
[0019]
A portion of the clarified water K from the recycle stream is pressurized to a desired saturation pressure of 3 to 10 bar using a pressure pump 1 and supplied to a saturation tank 2. After the air from the surroundings is compressed to the pressure required by the compressor 3, it is likewise supplied to the saturation tank 2 and absorbed by the liquid. The working fluid pressurized to the saturation point enters the foam injector 4, which is specially designed to generate fine bubbles, and is depressurized, together with the feed stream Z containing the solids and the flotation agent C to be mixed, It is supplied to the flotation chamber 6 where the flotation process occurs. Bubbles formed by vacuum expansion attach to the hydrophobic solids and carry them to the surface. The suspension purified by flotation is discharged from the flotation chamber as turbid water K.
[0020]
FIG. 2 shows a device 4 according to the invention for depressurizing a gas-saturated liquid and generating fine bubbles. The working fluid D from the saturation tank pressurized to the saturation point enters the bubble generator 4 and proceeds to the jet injection nozzle 10. The required reduced pressure in the jet injection nozzle 10 can be set by changing the cross-section of the annular gap between the inner edge of the jet injection nozzle 10 and the cone 9 which is mounted coaxially in the center. To do this, the cone 9 may move axially towards or away from the jet injection nozzle 10. This is preferably done by rotating a cone 9 attached to a threaded rod 15 screwed into a female screw 14. Such rotational movement exerts additional forces on any solid particles or flocs that may be present, which provides a cleaning effect on the jet injection nozzle 10. The flow of the liquid that has flowed out of the jet injection nozzle 10 and expanded rapidly generates a vacuum because it spreads as an open jet flow 11 in the pulsating pipe 12, so that more and especially finer bubbles are generated. The fine bubbles exit the foam injector 4 after passing through the diffuser 13 following the pulsating pipe 12.
[0021]
As shown in FIG. 3, the device 4 according to the present invention is provided at a position adjacent to the downstream side of the flotation separation chamber 6. In this case, immediately after the pulsating pipe 12 of the bubble generator 4, a radial diffuser 17 is provided in the floating separation chamber 6 in order to improve the uniformity of the bubble distribution. 6 is desirably attached to the center of the bottom surface.
[0022]
In the foam injector 4 of FIG. 4, a plurality of fine grooves 18 are provided along a generating line in a central cone 9 for adjusting the annular gap of the jet injection nozzle 10 by axial movement. Thus, the self-cleaning effect can be further enhanced by rotating the cone 9.
[0023]
The design of the foam injector 4 shown in FIG. 5 has a jet injection nozzle 19 in the form of a Laval design, which improves the diffusion of the liquid jet 11 with complex (eg fibrous) impurities. To increase the vacuum that can be created in these fluids and help to form finer bubbles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a flotation device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a foam injector suitable for use in the apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a foam injector having a configuration combined with a diffuser.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a head of the foam injector according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of a flotation apparatus according to the present invention having a Laval-type jet injection nozzle in the foam injector shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressurizing pump 2 Saturation tank 3 Compressor 4 Foam injector 5 Suspension 6 Floating molecular chamber 7 Foam 8 Foam channel 9 Cones 10, 19 Jet jet nozzle 11 Open jet 12 Pulsating pipe 13 Diffuser 14 Female screw 15 Screw Rod 16 Skimmer 17 Radial diffuser 18 Groove
