JP2017525565A - 浮遊選別によって繊維物質懸濁液を洗浄するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための方法および装置に関する。本発明は、特に、浮遊選別によって、水気の多い紙繊維物質懸濁液からの、不要物質および汚染物質の除去のための方法および装置に関する。この装置は、液体の供給のための、少なくとも１つの第１の管状導管２を備え、固体−液体−混合物の供給のための、少なくとも１つの第２の管状導管３を備え、少なくとも１つの第３の管状導管４を備え、前記第３の管状導管が、前記第１の管状導管２と前記第２の管状導管３とを接続し、且つ、少なくとも１つのベンチュリ混合要素５を備え、その際、前記混合要素５が、２つの互いに向き合って整向された円錐部７、１１が設けられており、これら円錐部が、これら円錐部の小さな貫通開口部１２、１３でもって、チャンバー９に開口し、その際、前記中空室を形成するチャンバー９内への、前記開口の領域が、それぞれの、前記円錐部７、１１の小さな貫通開口部１２、１３が、前記小さな貫通開口部１２、１３の横断面積に相応する、円錐形でない導管部分８、１０に連ねられ、これら円錐形でない導管部分８、１０が、前記円錐部７、１１の間の前記チャンバー９に開口し、第１の円錐部７の大きな貫通開口部が、前記第３の管状導管４を介して、前記第１の管状導管２と接続されており、且つ、第２の円錐部１１の大きな貫通開口部が、前記第３の管状導管４を介して、前記第２の管状導管３と接続されており、前記第１の円錐部７の小さな貫通開口部１２が、前記第２の円錐部１１の小さな貫通開口部１３より小さく形成されており、且つ、２つの、互いに向き合って整向された前記円錐部７、１１、および、前記円錐形でない導管部分８、１０が、互いに長手軸線方向に設けられている、ように形成されており、ガス、有利には空気、の導通のための少なくとも１つの第４の管状導管６を備え、その際、前記管状導管が、前記混合要素５の前記チャンバー９に開口し、並びに、浮遊選別によって生成する泡沫の分離のための、少なくとも１つの、前記第２の管状導管３の後ろに接続されている分留器を備える、ことを特徴とする装置。

Description

本発明は、汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための方法、および、装置、並びに、この方法および装置の使用に関する。本発明は、特に、浮遊選別による、水気の多い紙繊維物質懸濁液からの、不要物質および汚染物質の除去のための方法および装置の使用に関する。

微粒子の異なる表面濡れ性に基づいての、微粒子状の固体のための物理的−化学的−分離方法は、浮遊選別と称される。
その際、ガス泡は、容易に、疎水性の、即ち、水によって難濡れ性の表面に蓄積し、且つ、このことによって、微粒子に浮力を付与し、従って、これらガス泡が浮遊する。
使用されるガスが、自身、水内において、溶解が難しいことは、前提条件である。
この条件のもとで、疎水性の微粒子表面に、同様に疎水性のガス泡が、もしくは、疎水性のガス泡の表面に、同様に疎水性の微粒子が集積する。
その結果として、浮遊選別によって、排出されるべき物質を含む泡沫または浮遊泡沫が形成される。

印刷された故紙から得られた懸濁液の浄化のための浮遊選別方法は公知であり、この懸濁液内において、印刷インク微粒子が、既に、繊維から剥離されている。
その際、繊維物質が、この繊維物質の、どちらかと言えば親水性の特性の理由で繊維物質懸濁液内において残留し、それに反して、望ましくない不要物質小片が疎水性であり、且つ従って、気泡と共に泡沫内へと到達するということの事情は、有益である。
その際、全ての固体が浮遊選別しないので、むしろ、これら繊維が汚染物質から分離され、且つ、基本的に、これら汚染物質だけが浮遊選別されるので、選択的な浮遊選別という言い方がされる。
選択的な浮遊選別によって排出された汚染物質は、印刷インクと並んで、特に接着剤、微細な合成物質微粒子、および、場合によっては同様に、樹脂である。

故紙浄化の際に、故紙は、従って、ポンピング可能な物質懸濁液を得るために、物質溶解器（パルパー）内において打ち砕かれ、且つ、帰還水と混合される。
ここで、第１の選別ステップとして、例えば、ひも、強固なフィルムのような、大きな、打ち砕き可能でなく且つポンピング可能でない不要物質および汚染物質が除去される。
生成された繊維物質懸濁液は、次いで、複数の機械的な選別段、例えば、濾過ストレーナを通過し、これら選別段内において、更に別の、比較的に小さな不要物質および汚染物質が導出される。

予備選別の後、繊維物質懸濁液は、後選別を、しばしば、同様に脱インク装置または更により微細な濾過ストレーナも通過する。
概念「脱インク」は、通常、印刷インク微粒子（インク＝印刷塗料）の除去に関してだけでなく、むしろ、同様に、一般的に、繊維物質懸濁液からの汚染物質の選択的な浮遊選別に関しても使用される。脱インク装置内において、繊維物質懸濁液は、空気を富化（ａｎｇｅｒｅｉｃｈｅｒｔ）される

この目的のために、先ず第一に、水は空気を富化される。水の空気でもってのこの富化（Ａｎｒｅｉｃｈｅｒｕｎｇ）は、著しい、大抵の場合に電気的な、エネルギーの消費を必要とする。
ポンプは、水容積をほぼ８ｂａｒの水圧にし、且つ、この水容積を圧力容器内へと搬送する。この圧力容器内に、ほぼ１０ｂａｒでもって、圧縮空気が導入され、その際、空気容積が、水容積のほぼ２０％に相応する（水に対する空気のこの比率は、ここで、ほぼ１〜５である）。

空気でもっての水の富化のために、同様に、ベンチュリ原理に従って作動する混合要素は公知である。
従って、例えば、特許文献１は、液体との、効率良く分散させた状態での、ガス泡の混合のための装置、および、液体内におけるガスの効果的な溶解を開示している。
この装置は、ベンチュリ原理に従って作動する混合要素を備え、この混合要素が、
第１の絞られた部分を有し、その際、この絞られた部分が、流動物流動通路の領域によって形成されており、この流動物流動通路の横断面領域が減少されており、
この絞られた部分と連結し流動物流動通路の部分の漸次の拡大によって流出側に向かって拡大された部分を有し、
ガス流入口を有し、このガス流入口が拡大された部分の領域内において絞られた部分から、幾分、流出側に設けられており、および、
拡大された部分から流出側に設けられた、流出側の端部を備える混合部分を有している。
この装置は、更に、液体管体を備え、この液体管体が、
近位の端部を有し、この近位の端部が混合要素の混合部分の流出側の端部と接続されており、
遠位の端部を有し、この遠位の端部が多数のノズル孔を有するノズル部分と接続されており、
その際、このノズル部分のすぐ手前に、第２の絞られた部分が設けられており、この第２の絞られた部分が、流動物流動通路の横断面積において減少された領域によって形成されている。

空気を富化された水、即ち、空気懸濁液は、次いで、繊維物質懸濁液と集合される。

既に、繊維から分離された不要物質および汚染物質だけが、気泡に装着され、且つ、後に接続された分留器内において、生成した泡沫の浮遊選別によって分離される。更に、繊維に付着した不要物質および汚染物質は、繊維物質懸濁液内において手つかずの状態で留まり、且つ、紙の印刷可能性および印刷ミス可能性、並びに、物理的なパラメータのような、紙品質に影響を及ぼす。
同様に、複数の、例えば、カスケード内において接続された脱インクセルを通る、多重の通過は、大抵、十分な、且つ、如何なる良好な結果だけをももたらさない。

不要物質および汚染物質を紙繊維から解離する、もしくは、これら不要物質および汚染物質を遮蔽するための、化学的な補助物質は、公知である。もっとも、これら公知の化学的な補助物質は、十分に効率が良くなく、且つ、同様に経済的でない。

公知の浮遊選別方法および浮遊選別装置の、更に別の問題は、不要物質および汚染物質が浮遊選別されるのみでなく、望ましくない、２％以上の紙繊維物割合分もまた共に導出されることにある。

実際上は、脱インク装置は、複数の脱インクセルから成り、これら脱インクセルが、順々に切り替えられる。分離された不要物質および汚染物質は、通常は、失われる紙繊維を取り戻すために、ために、二次セル内へと案内される。それにも拘らず、繊維の損失は、脱インク装置内において、２％以上である。

脱インク装置内において除去される、不要物質および汚染物質は、大部分、印刷インク微粒子だけである。例えば、粘着物、金属、プラスチック、樹脂、および有機物質のような、他の望ましくない微粒子は、脱インク装置内において、大抵の場合、排出されない。

脱インク装置内における物質密封範囲（Ｓｔｏｆｆｄｉｃｈｔｅｎｂｅｒｅｉｃｈ）は、通常の場合には、１％と１．５％との間である。ｐＨ値は、ほぼ７である。

繊維物質懸濁液のための浮遊選別方法に関する従来技術は、既に、極めて十分に進歩している。
従って、特許文献２は、ガス泡を用いて、水性の繊維物質懸濁液から、不要物質の除去のための方法が開示されており、その際、この繊維物質懸濁液の流動に、少なくとも１つの混合装置内において、少なくとも１つのガスの流動が供給され、且つ、ガス泡が形成され、
このことによって、不要物質が、この繊維物質懸濁液から、浮遊選別泡沫内において集積され、且つ、これと共に排出される。その際、この繊維物質懸濁液の流動の内側へと、少なくとも１つの、ガスの内側流動が、選択的に同様にこの繊維物質懸濁液の流動の外側に対して、１つのガスの外側流動が供給される。

特許文献３は、ガス泡を用いて、水性の繊維物質懸濁液、特に、故紙懸濁液から、固体の除去のための方法を開示しており、その際、この繊維物質懸濁液が、少なくとも１つの混合装置内において、ガスが供給され、且つ、ガス泡が形成される。
その後、このガス付与された懸濁液は、混合装置から、調節可能な流動抵抗部を通って、特に、絞り部を通って、浮遊選別容器内へと案内され、従って、固体の分離が浮遊選別によって行われる。この方法は、ガス付与された懸濁液の空気含有量の調節を可能にする。

更に、特許文献４は、汚染された繊維の洗浄のための方法を開示しており、この方法の場合、
第１の方法のステップにおいて、洗浄されるべき繊維が、液体を備えており、
第２の方法のステップにおいて、固体−液体−混合物として、流動状態で、空気−液体−混合物と共に集められ、その際、この固体−液体−混合物とのこの空気−液体−混合物の共同流動が、強度に異なる流動速度でもって行われ、且つ、
このプロセスが、その際、同時にこの固体−液体−混合物の明確な希釈が行われ且つ解離された汚染物質微粒子が空気−液体−混合物から成る気泡に固着するように、実施され、且つ、
第３の方法のステップにおいて、気泡並びに液体から成る汚染物質負荷された泡沫の、繊維成分からの分離のために、第２の方法のステップにおいて生成された混合物が、分留に被らせられ、この分留の際に、上側で生成する泡沫が、汚染物質でもって負荷された状態で、洗浄された繊維から分離される。

繊維物質懸濁液からの、ガス泡を用いての、不要物質および汚染物質の除去のための現今の浮遊選別装置および方法でもって、しかしながら、ただ所定の不要物質および汚染物質だけがこの繊維物質懸濁液から除去可能である。
繊維、特に、紙繊維からの、汚染物質微粒子の付加的な剥離によって、印刷インク微粒子が浮遊するだけでなく、他の不要物質および汚染物質の大部分（粘着物、微細なプラスチック小片、等）もまた、泡沫内において富化され、且つ、この繊維物質懸濁液から排出され得る場合、望ましい。

独国出願公開第６９３ ２９ ０６１Ｔ１明細書 独国出願公開第１０ ２００８ ０５６ ０４０Ａ１明細書 独国出願公開第１０ ２００８ ０６４ ２７１Ａ１明細書 独国出願公開第１０ ２０１１ ００９ ７９２Ａ１明細書

従って、本発明の課題は、前記の従来技術の欠点を克服する、装置および方法を提供することである。

この課題は、独立した請求項１に従う装置、および、独立した請求項６に従う方法によって解決される。装置の有利な実施形態は従属請求項２〜５内において、方法の有利な実施形態が従属請求項７〜１２内において提示されている。

本発明の観点は、
汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための装置に関し、
この装置が、
液体、有利には水、の供給のための、少なくとも１つの第１の管状導管を備え、
固体−液体−混合物、有利には繊維物質懸濁液、特に有利には紙繊維物質懸濁液、の供給のための、少なくとも１つの第２の管状導管を備え、
少なくとも１つの第３の管状導管を備え、
前記第３の管状導管が、前記第１の管状導管と前記第２の管状導管とを接続し、且つ、少なくとも１つの混合要素を備え、以下でベンチュリ混合要素と称する、前記混合要素が、ベンチュリ原理に従い作動し、
その際、前記ベンチュリ混合要素が、２つの互いに向き合って整向された円錐部が設けられており、これら円錐部が、これら円錐部の小さな貫通開口部でもって、中空室を形成するチャンバーに開口し、
その際、前記中空室を形成するチャンバー内への、前記開口の領域が、
それぞれの、前記円錐部の小さな貫通開口部が、前記小さな貫通開口部の横断面積に相応する、円錐形でない導管部分に連ねられ、
これら円錐形でない導管部分が、前記円錐部の間で前記チャンバーに開口し、
第１の円錐部の大きな貫通開口部が、前記第３の管状導管を介して、前記第１の管状導管と接続されており、且つ、第２の円錐部の大きな貫通開口部が、前記第３の管状導管を介して、前記第２の管状導管と接続されており、
前記第１の円錐部の小さな貫通開口部が、前記第２の円錐部の小さな貫通開口部より小さく形成されており、且つ、２つの、互いに向き合って整向された前記円錐部、および、前記円錐形でない導管部分が、互いに長手軸線方向に設けられている、
ように形成されており、
ガス、有利には空気、の導通（Ｌｅｉｔｕｎｇ）のための少なくとも１つの第４の管状導管を備え、
その際、前記管状導管が、前記ベンチュリ混合要素の前記中空室を形成するチャンバーに開口し、並びに、
浮遊選別によって生成する泡沫の分離のための、少なくとも１つの、前記第２の管状導管の後ろに接続されている分留器を備える。

有利には、第１の円錐部の小さな貫通開口部は、第２の円錐部の小さな貫通開口部よりも、２０％から４０％小さく形成されている。

ベンチュリ混合要素への、液体の供給によって、および、このベンチュリ混合要素への、ガス、有利には空気、の導通によって、このベンチュリ混合要素内において、異なる直径のガス泡でもっての液体の富化が行われ、その際、同時に、この液体の流動速度が増大される。
この異なる直径のガス泡を富化された液体は、次いで、汚染された固体−液体−混合物内へと導入され、その際、このガス泡を富化された液体が、固体−液体−混合物よりも高い流動速度を有している。ガス泡を富化された液体と、固体−液体−混合物との混合が行われ、その際、前記ガス泡の運動エネルギーによって、不要物質および汚染物質が、固体−液体−混合物の固体から剥離され、且つ、ガス泡に蓄積される。これらガス泡における蓄積によって、次いで、不要物質および汚染物質は、泡沫として、固体−液体−混合物から排出される。
最後に、後に続く浮遊選別方法での、前記固体−液体−混合物、および、泡沫の分離が行われる。

円錐部の両方の小さな貫通開口部の間の、その中空室内へと第４の管状導管が開口する該中空室内への、互いに向き合って整向された両方の円錐部の開口が、それぞれの、円錐部の小さな貫通開口部が小さな貫通開口部の横断面積に相応する円錐形でない導管部分に連ねられ、且つ、これら円錐形でない導管部分が前記円錐部の間の前記チャンバーに開口しているように、形成されていることは重要である。この中空室は、液体のための貫通横断積の、著しい拡大を形成する。
第３の管状導管を介して、ベンチュリ混合要素に供給される液体は、第１の円錐部を通って、この液体の流動速度において加速され、且つ、この液体が、円錐部の小さな貫通開口部に接続する円錐形でない導管部分を通って貫通流動した後に、増大された流動速度を有する液体噴流として、チャンバーの中空室内に流入する。その際、負圧が発生し、その結果として、第４の管状導管を通って、ガスが、チャンバー内へと吸い込まれる。
増大された速度でもって中空室内へと流入する液体は、この中空室内へと吸い込まれたガスを、取り込み、もしくは、随伴する。

中空室の後、即ち、液体のための貫通横断面積の飛躍的な拡大の後、この液体は、中空室を、いわば、液体噴流として、通過し、この液体噴流が、第２の円錐部の小さな貫通開口部の、円錐形でない導管部分内へと流入する。この円錐形でない導管部分は、この液体噴流よりも大きな直径を備えている。この円錐形でない導管部分に第２の円錐部が接続しており、その際、液体のための貫通横断面積の更なる拡大が行われる。
ベンチュリ混合要素の、この円錐形でない導管部分、および、引き続いての第２の円錐部内において取り込まれた、もしくは、随伴されたガスとの液体の極めて強度な混合が行われ、その際、このガスが、小さな泡として、この液体内において分散する。第３の管状導管内へのベンチュリ混合要素からの流出の際に、液体は、強度に、異なる大きさのガス泡を富化される。
液体内における、異なる大きさのガス泡のこの混合は、異なる大きさの、分離されるべき不要物質および汚染物質の大きなバンド幅に対する蓄積を生じさせるために重要である。この液体内における、ガス泡の量および大きさの分布は、その際、この液体の流動速度およびガスの吸い込まれる量と並んで、高い度合いで、詳細に以下で説明する、ベンチュリ混合要素の構造的な構成に依存する。

本発明の実施形態において、第１の円錐部の大きな貫通開口部の断面直径は、１０ｍｍと２０ｍｍとの間に、および、第１の円錐部の小さな貫通開口部の断面直径が、１４ｍｍと１６ｍｍとの間にあり、その際、もちろん、小さな貫通開口部の断面直径が、常に、大きな貫通開口部の断面直径よりも小さい。
第２の円錐部の大きな貫通開口部の断面直径は、１２ｍｍと２０ｍｍとの間に、および、第２の円錐部の小さな貫通開口部の断面直径が、１６ｍｍと２４ｍｍとの間にあり、その際、同様に、ここで、もちろん、小さな貫通開口部の断面直径が、常に、大きな貫通開口部の断面直径よりも小さい。
それに加えて、第１の円錐部の大きな貫通開口部の断面直径は、少なくとも２ｍｍ、第２の円錐部の大きな貫通開口部の断面直径よりも小さいことは、前提条件である。円錐形でない導管部分の長さは、２０ｍｍと８０ｍｍの間にある。中空室内への、両方の、対向して位置している、円錐形でない導管部分の開口の間隔、即ち、この中空室の幅は、６ｍｍと２０ｍｍとの間の値である。

本発明の更に別の実施形態において、異なる大きさ、および、大きさの分布のガス泡を富化された液体は、１〜４：１、有利には、１：１を有している。

本発明の１つの実施形態において、ベンチュリ混合要素は、それぞれに、対の状態で、互いに向き合って整向された、多数の円錐部を有しており、これら円錐部が、それぞれに、小さな貫通開口部でもって、中空室を形成するチャンバーの開口し、その際、この中空室内における開口の領域は、それぞれの、円錐部の小さな貫通開口部が、小さな貫通開口部の横断面積に相応する、円錐形でない導管部分に連ねられ、且つ、これら円錐形でない導管部分が前記円錐部の間の前記チャンバーに開口しているように、形成されている。
その場合に、全ての円錐部は、共通の中空室に開口し、その際、既に説明したように、それぞれに、互いに向き合って整向された２つの円錐部が、互いに軸線方向に整向されている。
円錐部対の数は、２個と２５個との間にあり、有利には、４個と２０個との間にある。
異なるシステム内におけるガス量は、強度に変化可能なので、使用に特有に、取り込まれたガス量および泡の大きさを、ベンチュリ混合要素内において設けられた円錐部対の数によって調節することは有利である。
従って、例えば、ＤＮ６０−配管において、４個までの円錐部対を有するベンチュリ混合要素が、使用され得る。ＤＮ８０−配管のためのベンチュリ混合要素内において、例えば、７個までの円錐部対は可能である。ＤＮ１２０−配管のためのベンチュリ混合要素内において、１９個までの円錐部対が設けられ得る。

本発明の更に別の実施形態において、ベンチュリ混合要素は、ガス泡の大きさが、使用に特有に調節可能であるように形成されている。その際、例えば、このベンチュリ混合要素内における第３および第４の管状導管の横断面積は、変化され得る。
同様に、円錐部の小さな貫通開口部の横断面積、および、その円錐形でない導管部分を介して円錐部の小さな貫通開口部がベンチュリ混合要素内における円錐部の間で中空室に開口する該円錐形でない導管部分の長さも、使用に特有に適合され得、且つ、液体内におけるガス泡の大きさ、並びに、大きさの分布を調整する。

本発明の１つの実施形態において、第３の管状導管は、９０°±４５°の角度で、第２の管状導管に開口している。

本発明の更に別の実施形態において、第３の管状導管は、９０°の角度で、第２の管状導管に開口している。有利には、この第２の管状導管は、その際、この第３の管状導管よりも大きな直径を有している。ベンチュリ混合要素内への、異なる大きさのガス泡を富化された液体の導入の際、紙繊維物からの汚染物質微粒子の剥離が行われる。

本発明の更に別の実施形態において、第３の管状導管は、第２の管状導管の流動方向に４５°の角度で、第２の管状導管に開口している。

本発明の選択的な実施形態において、第３の管状導管は、第２の管状導管の流動方向に対して反対に、４５°の角度で、前記第２の管状導管に開口している。その際、４５°の角度を下回るべきではないことは、留意されねばならない。何故ならば、さもなければ、固体−液体−混合物との、ガス泡を富化された液体の混ぜ合わせがあまり効果的でなく、且つ、従って、浮遊選別内における後に続く分留が、もはや効果的に働かないからである。

本発明の更に別の実施形態において、第１の管状導管内における液体は、２ｂａｒから４ｂａｒの圧力を有している。

本発明の更に別の実施形態において、第１の管状導管内における水は、１ｍ／ｓから５ｍ／ｓまでの流動速度を有している。

本発明の更に別の実施形態において、第２の管状導管内における固体−液体−混合物は、４ｍ／ｓ未満の流動速度を有している。

本発明の更に別の実施形態において、ベンチュリ混合要素の後での、第３の管状導管内における、ガス泡を富化された液体は、５ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、有利には、５ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓ、特に、９ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓの流動速度を有している。

本発明の更に別の実施形態において、液体は、水、有利には、浄水または濾過水である。

本発明の更に別の実施形態において、装置は、それぞれに１つのベンチュリ混合要素を有する、１つまたは複数の更に別の管状導管を備えており、これら管状導管が、カスケード形に設けられており、且つ、第２の管状導管へと、前記第３の管状導管の開口の後ろで接続されている。固体−液体−混合物内への、異なる大きさのガス泡を富化された液体の多重の導入によって、ベンチュリ混合要素内における、より良好なガス泡の混合が行われる。
それに加えて、このことによって、洗浄効果が向上され、従って、複数のベンチュリ混合要素の使用、および、固体−液体−混合物内への、ガス泡を富化された液体の多重の導入は、有利である。

本発明の更に別の実施形態において、第２の管状導管内への第３の管状導管の開口は、扇形状に形成されている。このことによって、固体−液体−混合物内への、ガス泡を富化された液体の、拡大された導入面積を介して分配される導入は、可能である。

本発明の更に別の実施形態において、ガス泡を富化された液体の導入の後の固体−液体−混合物は、２重量パーセント以下の固体割合分を有している。

本発明の更に別の実施形態において、装置は、調節可能性を備えている。従って、ベンチュリ混合要素の前、および後ろに、滑り弁が設けられている。同様に、１つの調節可能な滑り弁は、第４の管状導管内において設けられている。これら滑り弁は、電気的に、または、手動で操作され得る。この前記調節可能性は、液体内における、ガス泡の数、大きさ、および、大きさの分布を調節する。

本発明に従う装置の、特に、ベンチュリ混合要素の、重要な利点は、液体が、異なる大きさのガス泡の混合物を富化され、しかもその場合、この目的のために、ガスの、エネルギーを消費する圧縮を必要としないことにある。更に、液体内におけるガス泡が、高い運動エネルギーを持っていることが明らかとなり、このことによって、その繊維の上に不要物質および汚染物質が付着している、該繊維に対する、ガス泡の衝突の際に、これら不要物質および汚染物質の剥離が生じさせられる。

本発明の更に別の観点は、
汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための方法に関し、この方法が、以下のステップ、即ち、
・ベンチュリ混合要素への、液体、有利には水、の供給、
・前記ベンチュリ混合要素への、ガス、有利には空気、の導通、
・前記ベンチュリ混合要素内における、異なる大きさ、および、大きさの分布のガス泡でもっての、前記液体の富化、
・汚染された固体−液体−混合物への、異なる大きさ、および、大きさの分布のガス泡を富化された液体の供給、
その際、前記ガス泡を富化された液体が、前記固体−液体−混合物よりも高い流動速度を有しており、
・前記ガス泡を富化された液体と前記固体−液体−混合物との混合、
その際、前記ガス泡の運動エネルギーによって、不要物質および汚染物質が、固体−液体−混合物の固体から剥離され、且つ、ガス泡に蓄積され、
その際、前記ガス泡が、次いで、前記不要物質および汚染物質を、泡沫として、前記固体−液体−混合物から排出し、
・後に続く浮遊選別方法での、前記固体−液体−混合物、および、泡沫の分離、
のステップを含む方法。

本発明の１つの実施形態において、固体−液体−混合物は、繊維物質懸濁液、有利には、紙繊維物質懸濁液である。

本発明の更に別の実施形態において、異なる大きさ、および、大きさの分布のガス泡でもっての、前記液体の富化は、ガス泡を富化された液体が、１〜４：１、有利には、１：１の、液体に対するガスの割合を有するように行われる。

本発明の更に別の実施形態において、第１の管状導管内における液体は、２ｂａｒから４ｂａｒの圧力を有している。

本発明の更に別の実施形態において、第１の管状導管内における液体は、１ｍ／ｓから５ｍ／ｓの流動速度でもって流動する。

本発明の更に別の実施形態において、第２の管状導管内における固体−液体−混合物は、４ｍ／ｓ未満の流動速度でもって流動する。

本発明の更に別の実施形態において、ベンチュリ混合要素の後での、第３の管状導管内における、ガス泡を富化された液体は、５ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、有利には、５ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓ、特に、９ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓの流動速度でもって、流動する。

本発明の１つの実施形態において、固体−液体−混合物内への、ガス泡を富化された液体でもっての供給は、９０°±４５°の角度で行われる。

本発明の更に別の実施形態において、固体−液体−混合物内への、ガス泡を富化された液体でもっての供給は、９０°の角度で行われる。

本発明の更に別の実施形態において、固体−液体−混合物内への、ガス泡を富化された液体でもっての供給は、この固体−液体−混合物の流動方向に４５°の角度で行われる。

本発明の選択的な実施形態において、固体−液体−混合物内への、ガス泡を富化された液体でもっての供給は、この固体−液体−混合物の流動方向に対して反対に、４５°の角度で行われる。

本発明の更に別の実施形態において、液体は、水、有利には、浄水または濾過水である。

本発明の更に別の観点は、汚染された固体−液体−混合物、有利には、汚染された繊維物質懸濁液、特に有利には、汚染された紙繊維物質懸濁液、の洗浄のための、本発明に従う装置、および、本発明に従う方法の使用に関する。

ベンチュリ混合要素の前の、液体の流入する量は、このベンチュリ混合要素から流出する量と同じであり、その際、このベンチュリ混合要素の後での圧力は、より低い。流動速度は、このベンチュリ混合要素の後で、より高い。何故ならば、液体がガス泡を富化されているからである。

液体の量、および、この液体の流動速度は、使用の状況に応じて、異なっていることは可能である。これらは、最適な洗浄作用の達成のために、その都度の、使用の状況に対して適合され得る。

良好な洗浄作用の達成のために、固体−液体−混合物の流動速度よりも高い、ガス泡を富化された液体の流動速度は、重要である。

本発明の、有利な更なる構成は、請求項、または、これら請求項の個別の特徴の組み合わせから与えられる。

本発明を、以下で、いくつかの実施例に基づいて更に説明する。

汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための装置の概略的な図である。 ベンチュリ混合要素の概略的な断面図である。 ４個の円錐部対を有する、ベンチュリ混合要素のための、これら円錐部の間の中空室の側壁内における、これら円錐部の小さな貫通開口部の配設の概略的な図である。 ７個の円錐部対を有する、ベンチュリ混合要素のための、これら円錐部の間の中空室の側壁内における、これら円錐部の小さな貫通開口部の配設の概略的な図である。 １９個の円錐部対を有する、ベンチュリ混合要素のための、これら円錐部の間の中空室の側壁内における、これら円錐部の小さな貫通開口部の配設の概略的な図である。 汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための装置の、１つの実施形態の概略的な図である。 汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための装置の、更に別の実施形態の概略的な図である。 汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための装置の、更に別の実施形態の概略的な図である。 流動方向に対して垂直方向の、第２の管状導３内への、第３の管状導管の開口の、概略的な横断面図である。 第２の管状導３内への、第３の管状導管の開口の、概略的な横断面図である。 第２の管状導３内への、第３の管状導管の開口の選択的な実施形態の、更に別の概略的な横断面図である。

第１の実施例において、図１内において、概略的に本発明に従う、液体の供給のための第１の管状導管２を有する装置１が図示されており、その際、この液体は、以下で簡略化して水と称する、浄水または濾過水である。この第１の管状導管２内における水は、１ｍ／ｓから５ｍ／ｓまでの流動速度、および、２ｂａｒから４ｂａｒの圧力を有している。
この装置１は、４ｍ／ｓ未満の流動速度を有する、固体−液体−混合物の供給のための第２の管状導管３を備えており、その際、この固体−液体−混合物は、紙繊維物質懸濁液である。図示されていない分留器が、この第２の管状導管３の後ろに接続されている。

紙繊維物質懸濁液は、不要物質の様式の汚染物質、および、汚染物質（印刷インク微粒子、粘着物、微細なプラスチック小片、等）を有している。第１の管状導管２と第２の管状導管３との間に、第３の管状導管４が設けられており、この第３の管状導管は、ベンチュリ混合要素５を備えている。
このベンチュリ混合要素５へと、ガス、記載されている実施例において空気、の導通のための第４の管状導管６が通じている。ベンチュリ原理に従い機能する混合要素５内において、水は、異なる大きさのガス泡を富化され、且つ、その際、強度に加速される。
このベンチュリ混合要素の後での、ガス泡を富化された水は、ほぼ９ｍ／ｓから２５ｍ／ｓまでの流動速度を有している。
ガス泡を富化されたこの水は、固体−液体−混合物に供給され、その際、それら紙繊維に不要物質および汚染物質が付着している、該紙繊維とのガス泡の衝突の際のこれらガス泡の運動エネルギーによって、これら不要物質および汚染物質が、これら紙繊維から剥離される。
このことは、本発明に従う方法の重要な利点である。

ガス泡を富化された水は、異なる大きさの、多数のガス泡を含有している。
これらガス泡の異なる大きさは、異なる大きさの、分離されるべき不要物質および汚染物質の大きなバンド幅に対する富化を達成するために重要である。
異なる不要物質および汚染物質の効果的な付加は、これらガス泡の数および大きさの分布の適合を必要とする。これらガス泡の数および大きさは、液体の流動速度およびガスの吸い込まれる量と並んで、高い度合いで、ベンチュリ混合要素５の構造的な構成に依存する。

図２は、概略的に、ベンチュリ混合要素５の断面図を示している。
このベンチュリ混合要素５は、第１の円錐部７を有しており、この第１の円錐部が、断面の収斂を誘起する。この第１の円錐部７の大きな貫通開口部に、第３の管状導管４が、しかも、第１の管状導管２と接続されている当該の部分でもって接続されている。
更に、このベンチュリ混合要素５は、第１の円錐形でない導管部分８を有しており、この第１の円錐形でない導管部分が、第１の円錐部７の小さな貫通開口部１２に接続し、且つ、基本的に、同じ断面積を、即ち、この第１の円錐部７の小さな貫通開口部１２の断面積を有している。この第１の円錐形でない導管部分８は、中空室を形成するチャンバー９内へと開口している。このチャンバー９に、第４の管状導管６が接続されている。
このチャンバー９内へと、第１の円錐形でない導管部分８の開口部に対して一直線に並んで、対向して位置している状態で、第２の円錐形でない導管部分１０が設けられており、この第２の円錐形でない導管部分に、第２の円錐部１１が、この第２の円錐部１１の小さな貫通開口部１３でもって接続している。この第２の円錐部１１の大きな貫通開口部に、第３の管状導管４が、しかも、第２の管状導管３と接続されている当該の部分でもって接続されている。
チャンバー９は、断面積の著しい拡大を形成する。

第３の管状導管４の第１の管状導管２と接続された部分を通って、ベンチュリ混合要素５に、水が供給される。この水は、第１の円錐部７を通って、この水の流動速度で加速され、且つ、増大された流動速度を有する液体噴流として、チャンバー９の中空室内に流入する。その際、負圧が発生し、その結果として、増大された速度でもってチャンバー９の中空室内へと流入する水が、ガスを取り込み、もしくは、随伴し、このガスが、第４の管状導管を通って中空室内へと吸い込まれる。
チャンバー９の後、即ち、水のための断面積の飛躍的な拡大の後、この水は、チャンバー９を、いわば、水噴流として、貫通流動し、この水噴流が、取り込まれた、もしくは、随伴されたガスと共に、第２の円錐部１１の小さな貫通開口部１３の、この第２の円錐形でない導管部分１０内へと流入する。この導管部分１０は、第２の円錐部１１に連なっており、その際、水のための断面積の更なる拡大が行われる。
ベンチュリ混合要素５の、導管部分１０、並びに、接続する第２の円錐部１１内において、取り込まれた、もしくは、随伴されたガスとの水の、極めて強度な混合が行われ、その際、このガスが、異なる大きさの泡として、この水内において分散する。
第３の管状導管４内へのベンチュリ混合要素５からの流出の際に、水は、強度に、異なる大きさの泡の様式のガスを富化されている。これら異なる大きさのガス泡は、異なる大きさの、分離されるべき不要物質および汚染物質の大きなバンド幅に対する蓄積を達成するために重要である。
この実施例の１つの実施形態において、第３の管状導管４は、ＤＮ８０−配管として形成されている。第１の円錐形の領域７は、１６ｍｍの大きな貫通開口部の断面直径から、１２ｍｍの小さな貫通開口部の断面直径への断面積の減少を有している。
第１の円錐形でない導管部分８は、従って、１２ｍｍの断面直径を有しており、且つ、
ほぼ５０ｍｍの長さを備えている。この第１の円錐形でない導管部分８のより長い構成は、可能である。
チャンバー９は、１０ｍｍの幅を備えており、即ち、チャンバー９内への第１の円錐形でない導管部分８の開口が、対向して位置している第２の円錐形でない導管部分１０の開口に対して、１０ｍｍ、離間しており、この第２の円錐形でない導管部分に第２の円錐部１１が接続している。
第２の円錐形でない導管部分１０は、第２の円錐部１１の小さな貫通開口部１３と同様に、１６ｍｍの直径を有する断面を備えている。第２の円錐部１１の大きな貫通開口部は、１８ｍｍの直径を有する断面を備えている。チャンバー９の後の第２の円錐形でない領域１０、および、１６ｍｍから１８ｍｍへの直径の拡大を有する、第２の円錐形の領域１１は、水内における異なる大きさのガス泡の形成ために重要である。
ここで、後の浮遊選別のために必要とされる、異なる大きさのガス泡は形成される。
このベンチュリ混合要素は、３００ｍｍの全長を備えている。

円錐部対、即ち、２つの、互いに向き合って整向されて設けられた円錐部７、１１を有するベンチュリ混合要素５は、前記で説明された。
１つ以上の円錐部対が、このベンチュリ混合要素５内において設けられていることは可能であり、且つ有利である。

図３ａから図３ｃまでは、４個、７個、もしくは、１９個の円錐部対を有する、ベンチュリ混合要素５のための、円錐部７と円錐部１１との間の、チャンバー９の側壁内における、円錐形でない導管部分の開口の配設を図示している。

更に別の実施例において、図４ａ内において、図１に従う装置の１つの実施形態が図示されており、その際、第３の管状導管４が、４５°の角度で、第２の管状導管３内へと開口している。この開口は、その際、固体−液体−混合物の流動方向において行われ、この流動方向が、矢印によって指示されている。有利には、この第２の管状導管３は、第３の管状導管４よりも大きな直径を有している。
前記された実施例の更に別の実施形態において、図４ｂ内において、第３の管状導管４は、固体−液体−混合物の流動方向とは逆に、第２の管状導管３内へと開口している。その際、しかしながら、４５°を下回るべきではない。何故ならば、さもなければ、水と共に導入されたガス泡との固体−液体−混合物の混ぜ合わせが、より少なく効果的であり、このことによって、浮遊選別工程の効率が損なわれるからである。

前記された実施例の更に別の実施形態は、図４ｃ内において図示されている。その際、装置は、複数のベンチュリ混合要素５を備えており、これらベンチュリ混合要素が、固体−液体−混合物の流動方向において、順々に、第２の管状導管３内へと開口している。複数の、平行に作動するベンチュリ混合要素５の使用によって、第２の管状導管３内における水と共に導入されたガス泡との、固体−液体−混合物のより良好な混ぜ合わせが行われる。
それに加えて、洗浄効果は、固体−液体−混合物内への、ガス泡を富化された水の、複数の供給場所の場合、増大する。

図５ａは、概略的に、第２の管状導管３内への、第３の管状導管４の扇形状の開口１４を図示している。
開口１４の扇形状の構成によって、第３の管状導管４からのガス泡を富化された水との、第２の管状導管３内における固体−液体−混合物のより良好な混ぜ合わせが達成される。この扇形状の開口１４の断面積は、その際、ガス泡を富化された水の流動速度が変化されず、且つ、洗浄効果が不利な影響を及ぼされないために、第２の管状導管３の断面積と精確に同じ程の大きさである。

図５ｂ内において、同様に、概略的に、第２の管状導管３内への、第３の管状導管４の扇形状の開口１４の、選択的な実施形態が図示されており、その際、開口１４の扇形状の拡開は、この第２の管状導管３内における固体−液体−混合物の流動方向に対して平行に整向されている。

図５ｃは、第２の管状導管３内への、３個の第３の管状導管４の開口を図示しており、その際、これら第３の管状導管４が、星形状に、この第２の管状導管３の周囲に設けられている。同様に、固体−液体−混合物を案内する第２の管状導管３内への、ガス泡を富化された水の、複数の平行な流動の、この開口の配設も、第２の管状導管３内における水と共に導入されたガス泡との、固体−液体−混合物のより良好な混ぜ合わせを生じさせる。

これら図内において具体的に説明していないにもかかわらず、装置１は、水流動、及び／または、ガス流動の調節、もしくは制御のための装置を備えている。これら装置は、例えば、ベンチュリ混合要素５の前、および後ろで、第３の管状導管４、並びに、第４の管状導管６内において設けられている、水流動、及び／または、ガス流動の調整のための滑り弁である。これら滑り弁は、電気的に、または、手動で操作可能に形成されている。
これら滑り弁を用いて、液体内への、ガス泡の数、大きさ、および、大きさの分布は、調整され得る。

１ 装置
２ 第１の管状導管
３ 第２の管状導管
４ 第３の管状導管
５ ベンチュリ混合要素
６ 第４の管状導管
７ 第１の円錐部
８ 第１の円錐形でない導管部分
９ チャンバー、中空室
１０ 第２の円錐形でない導管部分
１１ 第２の円錐部
１２ 第１の円錐部７の小さな貫通開口部
１３ 第２の円錐部１１の小さな貫通開口部
１４ 第２の管状導管内への、第３の管状導管の扇形状の開口

Claims (11)

1. 汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための装置であって、この装置が、
   ・液体、有利には水、の供給のための、少なくとも１つの第１の管状導管（２）を備え、
   ・固体−液体−混合物、有利には繊維物質懸濁液、特に有利には紙繊維物質懸濁液、の供給のための、少なくとも１つの第２の管状導管（３）を備え、
   ・少なくとも１つの第３の管状導管（４）を備え、
   前記第３の管状導管が、前記第１の管状導管（２）と前記第２の管状導管（３）とを接続し、且つ、少なくとも１つの混合要素（５）を備え、前記混合要素が、ベンチュリ原理に従い作動し、
   ・その際、前記混合要素（５）が、２つの互いに向き合って整向された円錐部（７、１１）が設けられており、これら円錐部が、これら円錐部の小さな貫通開口部でもって、中空室を形成するチャンバー（９）に開口し、
   その際、前記中空室を形成するチャンバー（９）内への、前記開口の領域が、
   それぞれの、前記円錐部（７、１１）の小さな貫通開口部（１２、１３）が、前記小さな貫通開口部（１２、１３）の横断面積に相応する、円錐形でない導管部分（８、１０）に連ねられ、
   これら円錐形でない導管部分（８、１０）が、前記円錐部（７、１１）の間で前記チャンバー（９）に開口し、
   第１の円錐部（７）の大きな貫通開口部が、前記第３の管状導管（４）を介して、前記第１の管状導管（２）と接続されており、且つ、第２の円錐部（１１）の大きな貫通開口部が、前記第３の管状導管（４）を介して、前記第２の管状導管（３）と接続されており、
   前記第１の円錐部（７）の小さな貫通開口部（１２）が、前記第２の円錐部（１１）の小さな貫通開口部（１３）より小さく形成されており、且つ、２つの、互いに向き合って整向された前記円錐部（７、１１）、および、前記円錐形でない導管部分が、互いに長手軸線方向に設けられている、
   ように形成されており、
   ・ガス、有利には空気、の導通のための少なくとも１つの第４の管状導管（６）を備え、
   その際、前記管状導管（６）が、前記混合要素（５）の前記中空室を形成するチャンバー（９）に開口し、並びに、
   ・浮遊選別によって生成する泡沫の分離のための、少なくとも１つの、前記第２の管状導管（３）の後ろに接続されている分留器を備える、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記第１の円錐部（７）の小さな貫通開口部（１２）は、前記第２の円錐部（１１）の小さな貫通開口部（１３）よりも、２０％から４０％小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第３の管状導管（４）は、９０°±４５°の角度で、第２の管状導管（３）に開口していることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第３の管状導管（４）は、前記第２の管状導管の流動方向に、または、前記第２の管状導管の流動方向に対して反対に、４５°の角度で、前記第２の管状導管（３）に開口していることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記装置（１）は、混合要素（５）を有する更に別の管状導管（４）を備えており、
   これら管状導管が、カスケード形に設けられており、且つ、前記第２の管状導管（３）への、前記第３の管状導管（４）の開口の後ろで接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の装置。
6. 汚染された固体−液体−混合物、有利には汚染された繊維物質懸濁液、特に有利には紙繊維物質懸濁液の洗浄のための方法であって、この方法が、以下のステップ、即ち、
   ・請求項１内において記載された特徴を有するベンチュリ混合要素（５）への、液体、有利には水、の供給、
   ・前記ベンチュリ混合要素（５）への、ガス、有利には空気、の導通、
   ・前記ベンチュリ混合要素（５）内における、異なる大きさ、および、大きさの分布のガス泡でもっての、前記液体の富化、
   ・汚染された固体−液体−混合物への、異なる大きさ、および、大きさの分布のガス泡を富化された液体の供給、
   その際、前記ガス泡を富化された液体が、前記固体−液体−混合物よりも高い流動速度を有しており、
   ・前記ガス泡を富化された液体と前記固体−液体−混合物との混合、
   その際、前記ガス泡の運動エネルギーによって、不要物質および汚染物質が、固体−液体−混合物の固体から剥離され、且つ、ガス泡に蓄積され、
   その際、前記ガス泡が、次いで、前記不要物質および汚染物質を、泡沫として、前記固体−液体−混合物から排出し、
   ・後に続く浮遊選別方法での、前記固体−液体−混合物、および、泡沫の分離、
   のステップを含むことを特徴とする方法。
7. 異なる大きさ、および、大きさの分布のガス泡でもっての、前記液体の富化は、
   ガス泡を富化された液体が、１〜４：１、有利には、１：１の、液体に対するガスの割合を有しているように、行われることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記第１の管状導管（２）内における前記液体は、１ｍ／ｓから５ｍ／ｓの流動速度でもって流動することを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
9. 前記第２の管状導管（３）内における前記固体−液体−混合物は、
   ４ｍ／ｓ未満の流動速度でもって流動することを特徴とする請求項６から８のいずれか一つに記載の方法。
10. 前記ベンチュリ混合要素（５）の後での、前記ガス泡を富化された液体は、５ｍ／ｓ〜４０ｍ／ｓ、有利には、５ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓ、特に、９ｍ／ｓ〜２５ｍ／ｓの流動速度でもって、流動することを特徴とする請求項６から９のいずれか一つに記載の方法。
11. 汚染された固体−液体−混合物の洗浄のための、請求項１から５のいずれか一つに記載の装置、および、請求項６から１０のいずれか一つに記載の方法の使用。

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