JP4530575B2 - フローテーション装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、新聞などの古紙を離解・精選して製紙原料とする古紙回収設備において古紙中に含まれるインク分や油脂ピッチ分を気泡に付着させて除去する脱インク用のフローテーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
古紙の脱墨処理方法には、浮遊法(フローテーション法)と洗浄法(ウォッシング法)とこれら浮遊法と洗浄法とを組み合わせた方法がある。浮遊法は、離解後薬品処理した古紙原料液に空気を混入し、発生する気泡に遊離したインク粒子を吸着させ浮上後、これを分離除去する方法である。洗浄法は、大量の水で遊離したインクを洗い流し、これを除去する方法である。
【0003】
図6は従来の脱インク用のフローテーション装置の概要図である。図7は本特許出願人の出願にかかる特開平3−130483号に開示された脱インク用のフローテーション装置の横断面図である。なお、図6および図7において共通の部分については同じ符号を付して説明する。1は原料入口、2は原料出口、3は気泡発生装置、4はフロス用トラフである。5はセル(フローテータ)で、筒状部材5aと両端部の鏡板とからなる。5dは筒状部材5aの他方の側よりも外側に張り出している矩形の枠部材、5eは筒状部材5aの一方の側の上部切断面、5fは張り出し枠部材5dの底板であり、枠部材5dと底板5fとによりトラフ4を形成している。7は原料液、8は原料液の自由液面、9はフロス、10は微細気泡、11は螺旋状の流線である。原料入口1はフローテータ5の一端部に、原料出口2はセル5の他端部に原料入口1と対称に設けられている。気泡発生装置3は、フローテータ5内下方の鏡板の間に横架されていて、タービンロータ3aとタービンロータ3aの上方に近接して設けられた給気パイプ3bとから構成されている。
【0004】
原料液7は、原料入口1から筒軸心方向に流入し、ほぼ90°方向転換し、フローテータ5の一端側の底部に接線方向に流入する。フローテータ5内に流入した原料液7は、流入時の慣性力でそのまま進行して気泡発生装置3に到達し、気泡発生装置3によって原料液7中に微細気泡10がむらなく混入される。気泡の混入した原料液7は、遠心力と循環作用により螺旋状の流線11となり、上昇流となって自由液面8に達し、さらに自由液面8に沿ってフロス用トラフ4方向に流れ、この間に微細気泡10はフロス9となって自由液面8上に滞留する。このように、原料液7と微細気泡10との混合と分離が繰り返し行われる。原料液7は、螺旋状の流線11に沿った流れとなって原料出口2から流出する。自由液面8上に滞留したフロス9は、溢れてフロス用トラフ4内に流下し、図5に示すように、フロス流出管12を通って貯留タンク13に流出される。貯留タンク13内で消泡された液体は、ポンプで2次フローテータに送られて良質繊維が回収される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記脱インク用のフローテーション装置は、大気開放としていてフロスを重力の力のみで垂れ流して貯留タンク13内に貯留し、フロスの消泡を待っているためフロスの処理に長時間かかり貯留タンク13が大型化して設備費が高くなる。また、貯留タンク13では消泡シャワーを使用するが、その分だけ流量が増えるため2次フローテータの負荷が増大する。
【0006】
本願発明者等はかかるフロスを容易に消泡して気液に分離するフロス処理装置を発明し、同日付けで特許出願を行った(整理番号IIM−0006およびIIM−0007)。上記発明では分離した空気はそのまま大気中に放出しているが、それを並列運転する他のフローテータに利用すれば、空気をフローテータに吹き込むためのブロアの台数を減少できることに気づいた。本発明は上記知見に鑑み案出したものでブロアの台数と電力消費を節約できるフローテーション装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のフローテーション装置によれば、並列運転する複数の密閉型フローテータとフローテータから流出したフロスを気液に分離するフロス処理装置とからなるフローテーション装置において、1つのフローテータのフロス流出口と他のフローテータの空気供給口とをフロス処理装置を介してカスケード状に接続し、フロス処理装置で分離した空気を他のフローテータに送るようにしたものである。
【0007】
上記フロス処理装置は、フロス流出口に接続されるフロス流出管とフロス流出管に接続された管径を縮小するレデューサとレデューサ出口に接続されたサイクロンセパレータとからなるのが好ましい。
【0008】
次に本発明の作用について説明する。フローテータは1台あたりの処理量に限界があるため、大量の製紙原料を処理するためには、複数(たとえば3〜10台)フローテータを並列に設置して処理する。その場合にそれぞれのフローテータ毎に空気吹き込み用のブロアを設けると設備費が高価になるが、フロス処理装置で気液分離した空気を、別のフローテータに順次カスケード式に利用すればブロアは1台ですむことになり、設備費は大幅に減少する。一般にフローテータにおける圧力損失は0.5kg/cm2(約50,000Pa)なので、たとえば、10台並列運転する場合には、サイクロンや配管等の圧力損失を考えても吐出圧力が6kg/cm2(約0.6MPa)程度のブロワを使用すれば1台ですむ。しかし、高圧のブロワを使用したくなければ、フローテータを5台ずつに分けて、2台のブロアを使用すればよいし、カスケードの途中に昇圧用のブースターブロワを設けてもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本発明のフローテーション装置の概要図である。図2はサイクロンセパレータの断面図である。図3はフロス流出管のレデューサ部分の一部断面図である。図4は密閉加圧型フローテータの上部の断面図である。なお、図6および図7に示したものと同じ部分については、同じ符号を付して説明する。図1ないし図4において、15、15A、15Bは密閉加圧型フローテータである。15aはフロス流出口である。1はフローテータ15、15A、15Bに設けられた原料入口、2は原料出口、3は気泡発生装置である。7は原料液、9はフロスである。16、16A、16Bはサイクロンセパレータである。17はブロアで、フローテータ15の下部の空気供給口15bに接続した圧縮空気供給管18を介してフローテータ15内に設けられた気泡発生装置3に圧縮空気を送給する。19は各フローテータ15、15A、15Bと各サイクロンセパレータ16、16A、16Bに接続したフロス流出管である。20、20Aは各サイクロンセパレータ16、16Aの上部と各フローテータ15A、15Bの下部の空気供給口15bに接続した空気送給管である。20Cはサイクロンセパレータ16Bの上部に接続した空気放出管である。21、21A、21Bは各サイクロンセパレータ16、16A、16Bの下部に接続したリジェクト排出管である。22はリジェクト排出管21、21A、21Bに設けたバルブである。30bはリジェクトである。
【0010】
フロス流出管19は、基端を各フローテータ15、15A、15Bの流出口15aに接続した大径管19aと、先端を各サイクロンセパレータ16、16A、16Bの流入口16aに接続した小径管19cと、大径管19aと小径管19cとの間に設けたレデューサ19bとから構成されている。レデューサ19bは、図3に示すように、一端は大径管19aと同じ径にし、他端は小径管19cの先端と同じ径にし、中間では断面積がほぼ半分になるように上面側を絞り込んでいる。フロス9はレデューサ19bを通過する際、レデューサ19bの絞り部で流速が高くなり、急激に圧力が低下してフロス9が破泡し、液体30と空気29に分離する。分離した空気29と液体30は小径管19cを通ってサイクロンセパレータ16、16A、16Bへ流入する。サイクロンセパレータ16、16A、16Bによって空気29と液体30の分離はさらに促進される。29aは最終のサイクロンセパレータ16B上部の空気放出管20Cから大気へ放出される空気である。各サイクロンセパレータ16、16A、16Bは、上部は円筒状で、下部は逆截頭円錐形状である。フロス処理装置31は、上記中間にレデューサ19bを設けたフロス流出管19とサイクロンセパレータ16、16A、16Bとから構成されている。
【0011】
33は各フローテータ15、15A、15B内上方にフローテータ15、15A、15Bの長手方向に沿って配設したフロス収集管である。33aはフロス収集管33の上面に設けた長孔状の開口(スリット)であり、33bは開口33aの両側に上方に突出するように設けたフロス流入部材である(図4)。フロス収集管33は、フローテータ15、15A、15B内に浮上したフロス9をフロス流入部材33bおよび開口33aを介して収集してフロス流出管19へ流下させる。
【0012】
図5は本発明のフローテーション装置の製紙原料の流れを示すフローシートである。なお、図1ないし図4に示したものと同じ部分については、同じ符号を付して説明し、重複する説明は省略する。図5において、1Aは原料供給管で、中間で3方に分岐していて、各フローテータ15、15A、15Bに設けられた原料入口1a、1b、1cにそれぞれ接続されている。2Aは原料出口2に接続した原料排出管である。24は原料排出管2Aの途中に設けたポンプである。15Cは2次処理用のフローテータで、1次処理用のフローテータ15、15A、15Bのリジェクト30bを処理する。各サイクロンセパレータ16、16A、16Bの下部から排出されたリジェクト30bはリジェクト排出管21、21A、21Bを介してリジェクト送給管23を流下してフローテータ15Cに流入する。このときバルブ22によってリジェクト30bの排出量を調節する。20Bはサイクロンセパレータ16Bの上部とフローテータ16Cの下部に接続した空気送給管である。25はリジェクト送給管23に設けたポンプである。26は基端をフローテータ15Cに接続し、先端を原料供給管1Aに接続した原料回収配管である。27はフローテータ15Cに接続したリジェクト排出管であり、28は貯留タンクである。なお、1次処理用のフローテータ15、15A、15Bのリジェクト率は5〜10%で、リジェクト排出管27から排出される最終リジェクト率は、1次処理用のフローテータ15、15A、15Bに流入する製紙原料の2〜5%で、外部に廃棄される。
【0013】
次に実施形態に基づく作用について説明する。フローテータ15は1台あたりの処理量に限界があるため、大量の製紙原料を処理するためには、複数(本実施形態では3台)のフローテータ15を並列に設置して処理する。その場合にそれぞれのフローテータ15毎に空気吹き込み用のブロア17を設けると設備費が高価になるが、フロス処理装置31で気液分離した空気を、別のフローテータ15A、15Bに順次カスケード式に利用すればブロア17は1台ですむことになり、設備費は大幅に減少する。一般にフローテータにおける圧力損失は0.5kg/cm2(約50,000Pa)なので、たとえば、10台並列運転する場合には、サイクロンセパレータや配管等の圧力損失を考えても吐出圧力が6kg/cm2(約0.6MPa)程度のブロワを使用すれば1台ですむ。
【0014】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0015】
【発明の効果】
上述したように本発明のフローテーション装置によれば、フロス処理装置で気液分離した空気を、別のフローテータに順次カスケード式に利用しているので、フローテータに空気を給送するブロアの台数が少なくてすむなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフローテーション装置の概要図である。
【図2】サイクロンセパレータの断面図である。
【図3】図1のフロス流出管の一部断面図である。
【図4】図1の密閉加圧型フローテータの上部の断面図である。
【図5】本発明のフローテーション装置の他の実施形態の平面図である。
【図6】従来の脱インク用のフローテーション装置の概要図である。
【図7】特開平3−130483号に開示された脱インク用のフローテーション装置の横断面図である。
【符号の説明】
15、15A、15B、15C 密閉加圧型フローテータ
16、16A、15B サイクロンセパレータ
17 ブロア
19 フロス流出管
19a 大径管
19b レデューサ
19c 小径管
29 空気
30 リジェクト
33 フロス収集管
33a 開口
33b フロス流入部材
Claims (2)
- 並列運転する複数の密閉加圧型フローテータとフローテータから流出したフロスを気液に分離するフロス処理装置とからなるフローテーション装置において、1つのフローテータのフロス流出口と他のフローテータの空気供給口とをフロス処理装置を介してカスケード状に接続し、フロス処理装置で分離した空気を他のフローテータに送るようになっており、上記フロス処理装置は、フロス流出口に接続されるフロス流出管とフロス流出管に接続された管径を縮小するレデューサとレデューサ出口に接続されたサイクロンセパレータとからなり、上記密閉加圧型フローテータは、一端の下方に原料入口、他端の下方に原料出口、底部近傍に横架されたタービン式の気泡発生装置、フローテータの長手方向に横架され、上面に長孔状の開口を有し、フローテータ内に浮上したフロスを上記開口を通して収集してフロス流出口から外部に流出させるフロス収集管を有する製紙原料の脱墨用の横型円筒状のものであり、フロスはレデューサ内で流速が上昇することによって圧力が低下して破泡し、液体と空気に分離するようになっており、上記サイクロンセパレータはレデューサ内で分離した液体と空気を受け入れて液体と空気の分離をさらに促進させるものであることを特徴とするフローテーション装置。
- 上記レデューサは断面積がほぼ半分になるように上面側を絞り込んでいるものである請求項1記載のフローテーション装置。
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