NO152320B - Anordning til agglomerering av partikler i en vaeske - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til i agglomerering av partikler i en væske der partiklene er av en type som mottar en elektrisk ladning i denne væske. ; Eksempler på slike partikler er kationiske eller anioniske harpikser, suspensjoner av partikler eller fibre, f.eks.

i tremasse-industrien og med oppfinnelsen skal man gjen-

vinne særlig partikler av anionisk talloljesåpe fra svart-

lut som dannes i oppslutningsprosesser til fremstilling av tremasse.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til bedring av oppsamling av partikler som oppviser innbyrdes potensialer, såsom f.eks. kationiske eller anioniske harpikser, suspensjoner av partikler eller fibre og særlig om fremgangsmåte og anordning til gjenvinning av partikler av anionisk talloljesåpe fra svartlut som dannes i oppslutningsprosesser til fremstilling av tremasse.

I tremasseindustrien fåes talloljesåpen i svartluten

fra massekokere via massevaskere og/eller evaporatorer .i al-minnelighet ved skumming av talloljesåpepartiklene som flyter på overflaten av svartluten som et skum. Imidlertid finnes ytterligere eller rester av talloljesåpe dispergert som fine partikler i den skummede svartlut og går vanligvis tapt når luten brennes for gjenvinning av sodainnholdet.

Gjenvinning av restene av talloljen i skummet svartlut har lenge vært et problem for tremasseindustrien. En rest på 0,7% målt på grunnlag av faste bestanddeler i svartluten,

har i tidens løp blitt en verdi som kan aksepteres. Bortsett fra en liten oppløst brøkdel forefinnes denne rest som små såpepartikler som forblir suspendert i svartluten. På grunn av deres små dimensjoner er den hastighet hvormed såpepartiklene stiger gjennom luten så liten under normale betingelser i skummetanker at partiklene aldri når opp til overflaten og kan skummes av,

og de går således tapt når luten brennes. Da stigningshastigheten for disse partikler er tilnærmet proporsjonal med kvad-

ratet av deres radius, i overensstemmelse med Stokes lov, ville det være fordelaktig om disse små partikler kunne agglomereres til større partikler slik at tilbakeholdelsestiden i skumme-tankene kunne reduseres slik at den totale mengde av gjenværende

kollodial suspensjon kan reduseres betydelig under det som' vanligvis oppnås. Det er således en hensikt med foreliggende oppfinnelse å agglomerere disse små partikler.

Bruk av elektrisitet for å redusere talloljerestene i svartlut er tidligere forsøkt, f.eks. som beskrevet i U.S. patent nr. 3.356.603. I det beskrevne system blir en korona-utladning frembragt over overflaten av svartluten. Imidlertid er den spenning som kreves til frembringelse av et elektrisk felt som i særlig grad ville forandre bevegelses-hastigheteri for såpepartikler, selv bare 30 cm under lutens overflate, være det mangedobbelte av gnistpotensialet for det nødvendige felt. Man vil derfor, før den ønskede felgradient blir oppnådd, få gnistdannelser som for alle praktiske formål reduserer det øyeblikkelige felt til null.

I det nevnte patent er det også foreslått å

føre svartluten tilbake til en tank i direkte kontakt med to elektroder, tilsynelatende etter først å ha behandlet svartluten i et koronautladningstrinn. Imidlertid er den påtrykte spenning mindre enn det som er nødvendig for å få til spalting av vannet med det resultat at man ikke ; får noen reduksjon i talloljeresten i svartluten i det hele tatt.

I henhold til oppfinnelsen omfatter anordningen til agglomerering av partiklene anordninger som danner en strømningsbane for en strøm av væske, innbefattende en oppstrømsone og en nedstrømsone, elektrisk isolasjon

for isolering av oppstrømsonen fra nedstrømsonen, en første elektrisk leder i strømningsbanen ved oppstrøm-sonen, en andre elektrisk leder i strømningsbanen ved ned-strømsonen og anordninger for kobling av den positive side av en likestrømkilde til den førstnevnte elektriske leder og for kobling av den negative side av kilden til den andre elektriske leder, hvorved partiklene i strømmen mottar en positiv elektrisk ladning ved passering gjennom oppstrømsonen,agglomerer ved passasje mot og til ned-

I

strømsonen og utlader de elektriske ladninger til den annen elektriske leder.

Når oppfinnelsen benyttes drar man nytte av den ladningslignende kolloidale natur av partiklene av tallolje i luten tiltrukket til den første elektrode når

væsken flyter gjennom oppstrømsonen, og noen av partiklene mister en del av sin negative ladning slik at de oppviser en positiv ladning og dermed tiltrekker andre partikler som ikke har mistet noen ladning. Partiklene passerer deretter med luten til nedstrømsonen der overskytende mengder positivt ladede partikler blir tiltrukket til den negative ladede annen leder for å bevirke ytterligere agglomerering, mens eventuell overskytende positiv ladning nøytraliseres. Strømmen av svartlut gjennom åpningene i den annen leder, vil kontinuerlig vaske de agglomererte partikler av lederen og lut og partikler strømmer inn i en skummetank der de agglomererte partikler flyter til tankens overflate og kan fjernes f.eks. ved skumming eller synke til bunnen og dekanteres slik det er vanlig for tyngre agglomerater.Lederne blir ladet med forholdsvis faste potensialer, men det har vist seg at en vesentlig forbedret agglomerering finner sted hvis man i tillegg til likestrømfeltet har et overlagret pulserende potensial.

Anordningen kan også benyttes til å agglomerere andre partikler i væsker, særlig partikler som oppviser et kationisk eller anionisk potensial. Når partikler med kationisk potensial som er det motsatte av det ani-

oniske potensial for tallolje, skal fjernes, vendes polariteten for den første og andre leder om.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1, i perspektiv, viser et system utført i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 viser, i forstørret målestokk, en del av strømningsbanen for systemet på fig. 1,

i fig. 3 viser et snitt tatt etter linjen 3-3 på

fig. 2,

fig. 4 viser en skjematisk gjengivelse av et styre-system som anvendes sammen med systemet på fig. 1,

fig. 5 viser skjematisk et typisk anionisk kolloid, fig. 6 viser på samme måte som fig. 4 og sett fra siden, en annen utførelsesform for foreliggende oppfinnelse med enkelte deler fjernet for oversiktens skyld,

fig. 7 er en kurve som viser de elektriske potensialer som påtrykkes lederne i anordningen på fig. 6, og

fig. 8 er en grafisk fremstilling som viser rest

av tallolje i forhold til konstant strøm som påtrykkes de ledere som benyttes i anordningen i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 1 viser mer i detalj et system 10 for forbedret samling av partikler, og særlig partikler av talloljesåpe som finnes i svartluten fra koking av tremasse. Svartluten blir her tilført fra massevaskere eller evaporatorer (ikke vist) til en ledning 12 som danner en strømningsbane fra evaporatorene eller massevaskerne til en samletank 14 eller liknende. Ledningen 12 er satt sammen av en rekke rørseksjoner innbefattende et par rørseksjoner 16, 18 som er av elektrisk ikke-ledende materiale og som er motstandsdyktig mot høye temperaturer. Det kan-her anvendes forskjellige materialer, men man har funnet at rørseksjoner av syntetiske materialer som selges under vare-merket "KYNAR" eller "FRP" er tilfredsstillende, og dette gjelder også de fleste glassfibermaterialer.

Rørseksjonen 18 deler ledningen 12 i en oppstrømsone og en nedstrømsone og gjennom disse flyter svartluten. Den første leder 20 er anbrakt i en rørseksjon 22 mellom de isolerende seksjoner 16, 18 i oppstrømsonen, mens en andre leder 24

er anbrakt i en rørseksjon 26 i nedstrømsonen. Disse ledere kan ha forskjellige former, f.eks. være utført som gittere, grafitt-

plater i avstand fra hverandre eller ganske enkelt som en rekke individuelle tråder som står i de tilhørende rørseksjoner. Det har imidlertid vist seg at en hensiktsmessig leder er en som er laget av vanlig pakkemateriale som anvendes på mange områder.. Dette pakkemateriale er vist på fig. og 3 og består av en rekke lag korrugert,ledende platemateriale. De sammenstøtende lag står i en vinkel på hverandre og er festet sammen der topp-punktene av korrugeringene støter mot hverandre. På denne måte får man en rekke enkelte strømningsbaner gjennom legemet av pakkemateriale eller lederen. Ett pakningsmateriale leveres av Koch-Engineering Company under betegnelsen "Koch-Sulzer packing".

' Motsatte elektriske potensialer er koplet, til hver av lederne 20, 24 som vist på fig. 1, på en eller annen hensiktsmessig måte. I den viste utførelsesform for oppfinnelsen der partikler av talloljesåpe skal fjernes fra svartlut, .er den første leder'20 koplet til et positivt potensial mens den annen leder 24 er koplet til et negativt potensial. Potensialkilden kan være en likeretter, batteri, generator eller konstant strømkilde som er skjematisk antydet ved 25 på tegningen. En konstant strøm-kilde foretrekkes. På grunn av variasjoner i prosessen vil væskens ledningsevne variere noe. En kilde til konstant strøm (tilgjengelig på markedet) justerer spenningen opp.eller ned automatisk for å opprettholde en riktig strømtetthet.

Partiklene av tallolje som skal fjernes, med anordningen er kolloidale i sin natur, noe som gjelder omtrent alle kolloidale partikler i en oppløsning som inneholder frie. ioner, og de har en tendens til å tiltrekke seg enten positive eller negative ioner som finnes i oppløsningen til partiklenes overflate. De fleste kolloider er negativt "ladet", det vil si at de har ioner holdt fast på deres overflater med forholdsvis svake hydrogenbindinger eller "feltbindinger" som vist skjematisk på fig. 5- Overflateionene vil alt etter deres natur, gi en markert tendens for partiklene i suspensjonen til å vandre mot enten et positivt eller et negativt felt. Den kvalitative måling av denne tilbøyelighet er betegnet som "zeta-potensialet". Jo større ladningene er jo større er de frastøtende krefter som virker mellom partiklene, og av den grunn er den "Brownske" stabilitet større. Jo mindre zeta-potensialet er desto mindre frastøtning får man og desto større vil agglomereringen og flbkkuleringen være. I de fleste av bestanddelene av seponert tallolje som er suspendert i svartlut vil partiklene være omgitt av negative ioner og ha en tilbøyelighet til å vandre mot et positivt potensial. På samme måte som med alle ladede partikler vil kolloidene i svartlut vandre til den motsatt ladede elektrode med en overføringshastighet som er proporsjonal med størrelsen av ladningen og det påtrykte felt.

Den utførelsesform for oppfinnelsen som er vist på fig.|l utnytter disse fenomener på en fordelaktig måte ved å anvende ledere 20, 24 til frembringelse av en feltgradient hvis potensial overstiger det potensial det er behov for til spalting av vann, f.eks. mellom 20 og 150 volt. Feltgradienten påtrykkes på linje slik at retningen av fluidumstrømmen er direkte motsatt 1 den ioniske masseoverføring som frembringes av det påtrykte felt. Dette betyr at'i området mellom oppstrømsonen og nedstrøm-sonen beveger væsken seg gjennom ledningen 12 i en retning motsatt den retning hvori de kolloidale partikler ville søke å vandre, det vil si mellom lederne, under påvirkning av det påtrykte felt. Dette reduserer den strømtetthet man ellers måtte ha for å innføre elektrolytisk polarisasjon og øker den relative kolloidale konsentrasjon mellom lederne. For eksempel som vist på fig. 1 vil, når svartluten strømmer gjennom den første leder 20, partiklene av talloljesåpe som er suspendert i luten bli tiltrukket mot lederens overflater fordi disse partikler har en naturlig anionisk tendens, det vil si at de søker å vandre mot et positivt potensial. Når partiklene kommer inn i og passerer gjennom åpningene i lederen 20, vil imidlertid noen av partiklene i virkeligheten bli positivt ladet. Dette betyr at den positive spenning som påtrykkes lederne 20 fjerner en del av de negative ioner fra såpekolloidene og da fra deres ytre lag (se fig. 5), slik at det oppstår en affinitet til negative ioner eller om mån vil, det oppstår "hull". Andre små såpekolloider som anionene ikke er blitt fjernet fra eller der anioner er fjernet mindre fullstendig forblir omgitt av mer av deres normale komplement av negative ioner. De partikler som fremdeles bibeholder alle eller nesten alle anioner deler disse anioner med hullene. På denne måte blir en flerhet av såpekolloider samlet og bundet til hverandre for å danne en større partikkel og til slutt kuler. Partiklene beveger seg så sammen med svart-

luten gjennom lederne og den isolerende seksjon 18 inn i den

annen leder 24. I tillegg blir de partikler som ikke har mistet noen ladning frastøtt av den annen leder 24 og tiltrukket av den positive leder 20, slik at de søker å bevege seg mot strømmen av svartlut i området mellom lederne 20 og 24. Ved at de gjør

dette vil partiklene møte de mer fullstendig utladede partikler og agglomere med disse for å danne store kuler. Etterhvert som størrelsen av hver kule øker vil den hydrauliske strøm av svartlut frembringe økende trykk, og den mer nøytraliserte ladning reduserer den elektriske feltkraft slik at kulene føres gjennom den annen leder 24 av svartluten.

Når partiklene kommer inn i den annen leder 24,

vil eventuelle partikler som fremdeles har en netto effektiv positiv ladning bevege seg mot lagene i den negativt ladede leder. Bevegelse av partiklene mot veggene av lederen 24 får partiklene til å berøre hverandre, gli sammen og agglomerere. Denne agglomerering understøttes ytterligere av det faktum at eventuelle positive ladninger som er tilbake på partiklene blir nøytralisert av det negative potensial på den annen leder. Etterhvert som de agglomererte partikkelstørrelser øker blir partiklene som hefter seg til lederens vegger revet løs og fri-gjort fra veggene av strømmen av svartlut gjennom lederen. På denne måte passerer svartluten og agglomererte partikler .fra ledningen 12 inn i tanken 14.

Tanken 14 kan ganske enkelt være en utfellings- og skummetank der svartluten oppholder seg i en på forhånd bestemt tid for å tillate de agglomererte partikler av talloljesåpe å flyte opp til overflaten av væsken der de kan skummes av,

f.eks. mekanisk eller pneumatisk ved at den ostestoffliknende talloljesåpe på toppen av væsken skyves gjennom en åpning eller en utløpsdyse 30 ved den øvre kant av tanken.

I en foretrukken utførelsesform får man ytterligere konsentrasjon og dermed agglomerering av partikler av talloljesåpe i svartluten som befinner seg i tanken 14 ved å anbringe en tredje leder 32 i tanken. Denne leder, som vist på fig. 1,

er laget av en rekke elektrisk sammenkoplede, vertikale staver eller tråder 34 som er elektrisk isolert fra tanken 14 på en eller annen hensiktsmessig måte. For eksempel kan tråder 34 monteres i en ramme 36 av isolerende materiale, såsom glassfiber

eller PVC plast som tåler høy temperatur.

Der talloljesåpe fjernes fra den væske som strømmer gjennom anordningen kan lederen 32 koples til en positiv potensialkilde. Selve tanken er elektrisk forbundet med jord eller

bil de.h samme negative potensialkilde som er forbundet med den annen ;leder 24. Ved denne anordning vil de nøytraliserte partikler av tallolje når de kommer inn i tanken med svartlut, igjen søke å vandre mot de positivt ladede staver 34 og bli konsentrert lokalt og dermed agglomerert ytterligere på grunn av deres naturlige relative anioniske potensial. Når partiklene vandrer mot stavene på grunn av den økte lokale konsentrasjon, løper' de sammen med hverandre og danner store kuler av talloljesåpe.1 Jo større kulene blir desto større vil deres opp"drift være, og de vil stige til overflaten av væsken i tanken meget lettere enn tidligere.

Por ytterligere å forbedre agglomereringen av partiklene av tallolje i svartluten innføres luft i strømmen av svartlut på oppstrømsiden av den første leder 20. Luften innføres fra en luftkilde (ikke vist) gjennom en trykkregulator 40 og en luftstrømningsmåler 42 som på en hensiktsmessig måte er koplet til et munnstykke 44 i ledningen 12. En statisk blander bestående av en rekke stive ringer er fortrinnsvis anbrakt på nedstrømssiden av lufttilførselen, men på oppstrøm-siden av den første leder 20. Luften.og den statiske blander skaper hvirveldannelse og små luftbobler i svartluten, noe som synes å øke virkningsgraden for ladegitterne eller lederne. Det antas at denne forbedrede virkningsgrad er resultatet av en økning av den effektive ladningsoverføring (med de små luftbobler) og eksponeringen av overflaten av væsken til lederne. I tillegg blir de små luftbobler innesluttet i de agglomererte såpe - partikler slik at oppdriften av kulene og deres stigningshastig-het i tanken 14 øker. Av samme grunn og av andre grunner som er nevnt er det nødvendig at det relative potensial som påtrykkes de forskjellige ledere i systemet er større enn spaltningspotensi-alet for vann (det vil si større enn omtrent 1| volt) og ligger på' rundt 23 volt for svartlut slik at flotasjonen av partiklene øker ved hjelp av de små mengder hydrogen og oksygenbobler som skyldes elektrolyse av vannet i svartluten. Disse bobler blir også innesluttet i kulene av talloljesåpe for å øke opp-

driften og øke stigningshastigheten på kulene i tanken 14 .

Selv om strømmen av svartlut gjennom lederen 12 vil føre med seg agglomererte partikler av talloljesåpe er det mulig at de ledende gittere til sine tider kan bli tilstoppet med såpepartikler eller massefibre etc. Av denne grunn er det anordnet et strømningssystem for bakvasking av lederne når det er nød-vendig. Som vist på fig. 1 er strømningsledningen 12 forsynt med trykkmålere 50, 52 ved motstående ender av oppstrømsonen og ned-strømsonen. Ved dette punkt finnes det T-stykker 51, 53 som hver innbefatter tappe- og tilførselsrør 54, 56 regulert med ventiler 58, 60. Under normal drift er disse ventiler lukket. Ledningen 12 har også ventiler 62, 64 som normalt er åpne. Sluttelig finnes det en omkoplingsledning 66 som er regulert med en ventil 68.

Når forskjellen i trykk som måles av trykkmålerne

50 og 52 får en på forhånd bestemt verdi som er fastlagt i den prosess det gjelder, skal den som betjener anordningene åpne ventilen 68, lukke ventilene 62, 64 og deretter åpne ventilene 58 og 60. Ved å åpne ventilen 60 vil vann under trykk fra en ikke vist kilde strømme inn i ledningen 12 og videre i en retning som er motsatt den normale strømningsretning for svartlut gjennom lederne 24, 20 og ut gjennom utløpsrøret 54,gjennom ventilen 58. Svartluten som kontinuerlig tilføres fra fordamperne eller vaskerne blir på en enkel måte omledet utenom lederne, gjennom ledningen 66 og kommer inn i tanken 14. Etter en passende tid med bakvasking blir ventilene 58 og 60 lukket og ventilene 62 og 64 åpnetsant ventilen 68 lukket i den rekkefølge som her er nevnt.

I en annen utførelsesform for oppfinnelsen som er vist på fig. 4 er styringen av bakvaskingen automatisert. Som vist på denne figur har man i stedet for trykkmålerne 50, 52 trykkfølere ved overgangen mellom ledningen 12 og T-stykkene 51»53. Trykkfølerne er av vanlig velkjent utførelse og er koplet til en vanlig trykkregulator som styrer trykkforskjellen mellom oppstrømsiden og nedstrømsiden i ledningen. Når trykkregulatorerr får tilført den trykkforskjell som gjelder denne spesielle prosess frembringer den et signal som fører til et rekkefølgerelé 70 som også er av vanlig konstruksjon og som etter tur styrer ventilene 58, 60, 62, 64, 68 for å lukke ventilene 62, 64 og åpne de gjenværende ventiler i riktig rekkefølge, slik at man får bakvasking. Etter en bestemt tid vil rekkefølgereleet 70 igjen lukke ventil ene 58 og 60, åpne ventilene 62 og 64 og så lukke ventilen 68.

Det har vist seg at i tillegg til å påtrykke et forholdsvis konstant potensial på lederne er det fordelaktig å påtrykke et pulserende potensial på lederne i nærvær av et eksisterende stabilt elektrisk felt med det resultat at like-strømpulsene er mer selektive når det gjelder elektrolysen av de vedhengende ioner i kolloidene sett i forhold til spaltingen av vann og andre bestanddeler i luten. Som et resultat er man her sikret at en ønsket liten, men jevn prosentdel av såpekolloider i luten vil bli berøvet sine ioner for å frembringe hull for derved å bevirke en større agglomerering av kolloidene i strømmen av luft. En utførelsesform for oppfinnelsen som er vel egnet for denne prosess er vist på fig. 6. Anordningen svarer her i s!in konstruksjon til den som er vist på fig. 1, og bare strømningsbanen på oppstrømsiden av skummetanken er vist.

Som det fremgår av fig. 6 innbefatter anordningen 100 en strømningsbane 112 som svartluten strømmer gjennom fra et ikke vist forråd til skummetanken. I denne utførelse omfatter strøm-ningsbanen eller ledningen 112 et første T-stykke 151 av fiberforsterket plast eller annet egnet isolerende materiale. Dette T-stykke vil elektrisk isolere oppstrømenden av en rørseksjon 122 av; rustfritt stål inneholdende et gitter 120 som er utformet på samme måte som det ledende gitter 20 som tidligere er beskrevet, for å dele strømningsbanen for svartluten i en flerhet av små strømmer gjennom de passasjer som finnes i gitteret. Svartluten flyter fra røret 122 til en ytterligere T-del 118 utformet på samme måte som T-stykket 151 av elektrisk ikke-ledende eller isolerende materiale, såsom f.eks. fiberforsterket plast!, som tjener til å isolere elektrisk oppstrømlederen 122 fra lederen 124 som befinner seg på nedstrømsiden av T-stykket ll8. Den sistnevnte leder befinner seg inne i en annen rørsek-sjon il26 av rustfritt stål eller liknende. Svartluten flyter fra denne leder gjennom et tredje T-stykke 153 av elektrisk isolerende materiale til resten av ledningen 112 for passasje til skummetanken. Både oppstrømenden og nedstrømenden av ledningen 112 ér elektrisk koplet til jord. Hele anordningen av T-stykkene 1515 118, 153 og ledningsseksjonene 122, 126 er omgitt av et glassfiberdeksel eller et rør 119 for elektrisk å skjerme rørene 122,i 126 og dermed lederne 120, 124. Disse ledere er med led- ninger 120', 124' koplet til en koplingsboks 125 som på sin side er elektrisk koplet til et betjeningspanel 127. Betjenings-panelet omfatter krafttilførsel til lederne 120, 124 og'består av en konstant strømkilde som påtrykker en forholdsvis stabil likespenning på lederne 120, 124 og i henhold til et viktig trekk ved den utførelse av oppfinnelsen som er vist på fig. 6, også en pulserende spenning på hver av disse ledere.

Fig. 7 viser krafttilførselen til lederen. Som vist her får hver av lederne påtrykket en grunnspenning som er forholdsvis jevn og bestemmes av den konstante strømkilde. Som tidligere nevnt består denne grunnspenning av en likespenning på omtrent pluss eller minus 20 volt til pluss eller minus 150 volt i forhold til jord som her kan betraktes som et potensial på null volt. Rørledningene og de forskjellige deler på opp-strømsiden av T-stykket 151 og på nedstrømsiden av T-stykket 153 befinner seg på jordpotensialet. Dette betyr at systemet har tre elektriske felt, nemlig: Mellom leder 120 og jord, leder 124 og jord og mellom lederen 120 og lederen 124. Grunnspenningen som styres av kilden for konstant strøm holder en forholdsvis konstant strømtetthet på f.eks. 0,15-0,5 A/cm under forut-setning av en strøm på 71 liter/min. og pr. cm 2 av tverrsnittet av svartluten gjennom ledningen 112 uansett svingninger i væskens ledningsevne. I tillegg til denne ytelse kan styreenheten for krafttilførselen være i stand til å frembringe et pulstog med variabel frekvens og variabel amplitude med toppspenninger på f.eks. mellom 100 og 280 volt, påtrykket de respektive ledere eller gittere for å gjøre den positive leder mer positiv og den negative leder med negativ under varigheten av hver puls. De positive og negative pulser kan påtrykkes de respektive positive og negative ledere 122, 124 samtidig eller avvekslende. For svartlut er tilfredsstillende resultater oppnådd ved omtrent 120 pulser/sek. ved pluss eller minus 280 volt i forhold til jord og med en innkoplingssyklus på omtrent 10% til 20%. Kraft-tilførselsenheten som benyttes ved foreliggende oppfinnelse for tilførsel av den stabile grunnspenning (likespenning) og de pulserende positive og negative spenninger på de respektive ledere 120, 124 kan ha en hvilken som helst hensiktsmessig form, noe som gir seg selv for fagfolk på dette område. Imidlertid skal det nevnes at en egnet krafttilførselsenhet er modell 60544

som selges av Research Inc., Minneapolis, Minnesota, U.S.A.

For å øke den relative prosentdel av kolloider som blir jpåvirket innføres en sterk omrøring i systemet ved denne utførelsesform for oppfinnelsen ved hjelp av en kraftig in-line-omrører på samme måte som beskrevet for den tidligere utførelses-form. I dette tilfellet består omrøreren 146 imidlertid av et roterende røreelement som er montert i ledningen 112 og drives av en motor 147 med en forholdsvis høy hastighet, f.eks. 2000 omdr./min. Omrørerelementet kan likne en enkel eggmikser. For ytterligere å øke hvirveldannelsen i luten som strømmer gjennom ledningen og for å øke den-totale overflate som blir frilagt overfor gitteret, samtidig med at rotasjonen bedres blir luft innført i ledningen på oppstrømsiden av omrøreren 146 gjennom en lufttilførselsledning 142 eller liknende. Luften tilføres med en hastighet på 600 l/time ved en strømning på 1000 liter lut pr. min. gjennom ledningen.

Omrøringen av væsken og boblene i denne på grunn

av innføringen av luft og elektrolyse av vannet hjelper til med å fjerne agglomeratfilm fra overflaten av lederne eller gitterne. Hvis denne film ikke kontinuerlig og mekanisk blir fjernet fra lederen på denne måte og man lot den bli tilbake på lederne

ville den hindre ytterligere elektrisk ledning mellom kolloidene og nærmest motvirke enhver tilbøyelighet til agglomerering. Om-røring av væsken og innføring av luft i denne gir dermed en synergistisk virkning ved at foranstaltningene bare øker den elektriske overføring mellom lederne og kolloidene, men også hold<i>er lederne rene.

Systemet som er vist på fig. 6 innbefatter også

et automatisk styrt bakvaskingsystem som svarer til det auto-matiske bakvaskningsutstyr som er vist og beskrevet under henvisning til utførelsesformen på fig. 1. T-stykket 153 har et kort rør 156 tilkoplet en ventil 60 for regulering av strømmen av vaskevann i det som normalt er utløpsenden for strømnings-banen 112. T-stykket 118 har et kort rør 172 som gjennom en ventil 174 er koplet til en ledning 176 og gjennom denne kan vaskevann forlate systemet etter det har rengjort lederen 124. T-s;tykket 151 har et rør 54 forbundet med en ventil 58, og gjennom

denne kan også vaskevann forlate systemet etterat lederen 120 er ;rengj ort.

For ikke å forstyrre kontinuiteten i prosessen, etterat ventilen 68 er åpnet og ventilene 62 og 69 er stengt,

i den nevnte rekkefølge, blir ventilene 60 og 174 fortrinnsvis åpnet først og ventilen 58 holdt lukket slik at vaskevann som strømmer inn gjennom røret 156 og passerer gjennom lederen 124 vil strømme direkte gjennom røret 172, ventilen 184 og røret I76. Etterat lederen 124 er blitt rengjort med denne reverserte strøm av vaskevann, kan ventilen 174 lukkes og ventilen 58

åpnes for at vaskevannet skal strømme i motsatt retning gjennom åpningen i lederen 120 såvel som gjennom lederen 124. Under denne vaskeprosessen holdes ventilen 68 i omledningen 66 åpen for at svartlut skal kunne strømme rundt de elektriske komponenter i strømningsbanen 112.

Det har vist seg at den beste avionisering av kolloidale partikler ''.av talloljesåpe oppnås når omtrent 16%

av partiklene har fått fjernet anioner i de elektriske felt. Gjenværende 84% er ikke påvirket og vil dermed være motsatt ladet. Det antas at flere av de senere partikler kan agglomere med hver av de partikler som har fått fjernet anioner. Hvis spenning, strøm og strømningshastighet er slik at anioner fjernes fra for mange partikler vil det tilsynelatende ikke være tilbake tilstrekkelig upåvirkede partikler til å agglomerere med de avioniserte partikler og virkningsgraden for agglomereringen faller under slike betingelser. Da det er agglomereringen av individuelle kolloidale p.artikler til klumper som letter deres bevegelse gjennom væsken i tanken 14 på fig. 1, er det i høyeste grad ønskelig å ha spenningsforhold som gir de best mulige resultater.

Det kan være vanskelig å holde optimale spennings-betingelser for å fjerne anioner fra en valgt prosessdel av partiklene som passerer gjennom åpningen i lederne-120, 124. Derfor kan noe av den innkommende svartlut omledes gjennom

røret 66 ved at ventilen 68 åpnes tilstrekkelig til at partikler med den opprinnelige verdi for zeta-potensial omledes utenom de elektriske felt, men blandes med den overskytende mengde avioniserte kolloidale partikler når de går inn i tanken 14. Dette har vist seg å gi en god virkningsgrad for agglomereringen.<1>Et annet alternativ er å kople røret 176 til en kilde for innkommende svartlut for innføring av kolloidale partikler direkte

i det område der antall partikler som har fått anioner fjernet-er størst.

Eksempel 1

En tilførsel av svartlut med en temperatur på 75°C, 27,4% faste svartlutstoffer, en ledningsevne på 146.000 u og en opprinnelig tilgjengelighetsverdi for talloljen på 1,78% av de faste stoffer i svartluten ble ført gjennom anordningen på fig.,6 med en strømningshastighet på 1000 l/min. og med en grunnspenning på 23 volt ved lederne 120, 124, samt en strøm-tetthet på 0,2 A RMS pr. cm og dessuten med en overlagret pulserende spenning med maksimal verdi på 150 volt. Da luten ble påvirket i anordningen av feltet som skyldtes grunnspenningen og det pulserende potensial, såvel som av omrøreren 146 og den tilførte luft gjennom ledningen 142, ble restverdien for tallolje 0,36% etterat luten ble behandlet bare med luftomrør-ing mens restverdien for talloljen var 0,67%.Når luten ble behandlet bare av omrøreren og det elektriske felt var restverdien for tallolje 0,48%, og da luten ble underkastet virkningen bare av potensialfeltet var den resterende talloljeverdi 0,51%.

Eksemepl 2

I dette eksempel hadde svartluten en temperatur på 70°C og et innhold av faste svartlutstoffer på 24,8% og en ledningsevne på 137.000 u samt en opprinnelig tilgjengelighetsverdi for talloljen på 1,84% av de faste lutstoffer, og denne lut ble underkastet de samme betingelser som i det foregående eksempel. Etterat luten var blitt behandlet med luftomrøring og potensialfeltet var restverdien for tallolje 0,39%. Ved behandling bare med luft og omrøring var restverdien for tallolje 0,66%, når den ble behandlet bare med omrører og det fulle potensialfelt (likestrøm og pulsering) var restverdi-tallet for tallolje 0,53% og når behandlingen foregikk bare med potensialfeltet var restverdien for tallolje 0,56%.

Eksempel 3

En taedje prøve på svartlut med en temperatur på 73;°0 hadde et faststoff innhold på 75, 7%, en ledningsevne på I29.OOO u og en tilgjengelighetsverdi for tallolje på 2,75%

av de faste stoffer i svartluten, og denne lut ble underkastet

de samme betingelser som i foregående eksempler. Når luten ble underkastet behandling av luft, omrører og det fulle felt med pulsering, var restverdien for talloljen 0,38% av svartlutens faste stoffer. Hvis man bibeholdt all behandling bortsett fra pulsering av potensialfeltet, var restverdien for talloljen 0,51%..

Av disse resultater er det klart at kombinasjonen

av et konstant grunnfelt og det sporadiske, mer intense høy-

spente felt er mer effektivt enn noen av komponentene alene og at hver av de andre komponenter også bidrar til en forbedret drift av systemet. De spesifikke verdier for grunnspenningen og det sporadiske pulserende høyspenningsfelt er empirisk bestemt i henhold til den lut eller det materiale som skal behandles ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 8

gjengir grafisk variasjonen i restinnholdet av tallolje i svartluten etter skumming når det benyttes en elektroskummer ved forskjellige innstilte strømtettheter. På kurven vises også restinnholdet av tallolje i svartluten etter skumming uten anvend-

else av elektroskummeren. I begge tilfelle skal man merke seg at det gjennomsnitlige innhold av tallolje i den innkommende svartlut var 2,11% av lutens faste stoffer. Elektroskummerens innstillinger representerer de strømmer som tilføres lederne 120, 124 i et rør med en diameter på 15 cm. Av kurven ser man at den optimale strømtilførsel til røret ligger mellom 26 og 31A

RMS. Det har vist seg at ved fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen er den mengde talloljesåpe som gjen-

vinnes fra svartluten så meget som 10% til 30% større enn det man oppnår ved enkel vanlig skummeteknikk (avhengig av lutens sammen-setning og andre faktorer). I betraktning av den aktuelle pris'

på talloljesåpe betyr denne økning en vesentlig økonomisk vin-ning når oppfinnelsen anvendes. For eksempel selges tallolje som fremstilles i de sydliger deler av The United States'idag for omtrent l65$/tonn. Omtrent 1500 kg av faste stoffer i svart-

luten frembringes pr. tonn av behandlet masse, og av de faste stoffene utgjør talloljesåpe fra 1-8%. Før foreliggende opp-

finnelse gikk omtrent 0,7% av de deler av lutens faste stoffer som er talloljesåpe tapt, men som vist på fig. 8, muliggjør foreliggende oppfinnelse en reduksjon av dette tap til 0,4% eller til og med mindre. Man har således en besparelse på 0,3% eller

mer. Multipliserer man 0,3% eller 0,003 med 1500 kg, får man til resultat at 4,5 kg tallolje spares/tonn masse som behandles. En.papirfabrikk som fremstiller 1000 tonn masse/dag, en mengde som ikke er uvanlig, vil samtidig få 4500 kg tallolje ved anvendelse av oppfinnelsen. Papirfabrikker går praktisk talt kontinuerlig slik at med 360 dager/år vil en slik fabrikk få over 1600 tonn tallolje ekstra/år. Med en pris på 165 $ vil dette være over 264000 $ eller 1,3 mill. kroner/år på grunn av tallolje som ville gått tapt om ikke foreliggende oppfinnelse ble anvendt.

Det har vist seg at for behandling av svartlut i henhold til foreliggende oppfinnelse bør luten fortrinnsvis ha en temperatur på mellom 57°C og 87°C for at man skal oppnå optimal ekstra agglomerering av partiklene av talloljesåpen, og dessuten bør konsentrasjonen av alkalier i svartluten når denne har et innhold av faststoff på 30% ligge mellom 0,08 til 0,22% med Na^ Q ?or best mulig drift.

Som tidligere nevnt er oppfinnelsen vel egnet for gjenvinning av talloljesåpe fra svartlut og de foreliggende utførelseseksempler er beskrevet med dette som bakgrunn, men fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er også vel egnet for anvendelse ved gjenvinning av andre kolloidale materialer og/eller partikler eller fibre i suspensjoner i væsker som har en forholdsvis potensiell eller kolloidal ladning, det vil si kationiske eller anioniske harpikser eller forskjellige organ-iske og uorganiske flokkulater. Mer bestemt kan fremgangsmåten benyttes til å forbedre virkningsgraden for aluminium eller monokalsiumfosfat ved fjernelse av farge fra vann eller sukker-safter og frembringe fiberflokkulering og zeta-potensialkontroll ved en behandling av tremasse og papirmasse. Anvendelse av det pulserende potensial i utførelsesformen på fig. 8 har den ytterligere fordel at forringelsen av lederne nedsettes. Det pulserende potensial krever at væsken skal lede med samme ledningsevne som lederne. Ved høyere spenninger vil ionene i væsken ha en større motstand, og som et resultat vil man få en økt konsentrasjon av kationer og anioner ved lederne siden de ikke kan vandre så hurtig som det er behov for. Kationene og anionene vil ved disse høyere konsentrasjoner virke som utvidelser av lederne hindre deres elektrolytiske spaltning eller forringelse. Av denne grunn vil dette også redusere tilbøyeligheten til opp-hopning av kolloidale belegg på selve lederne.

Selv om det her er beskrevet en utførelsesform for oppfinnelsen med henvisning til tegningene, skal det pekes på at oppfinnelsen ikke er begrenset til akkurat denne utførelse, og at mange endringer og modifikasjoner kan gjøres av fagmannen uten at han dermed går utenom oppfinnelsens ramme.

i

i

Claims (12)

1. Anordning for agglomerering av partikler i en væske der partiklene er av en type som mottar en elektrisk ladning i væsken,karakterisert vedanordninger (12) som danner en strømningsbane for en strøm av væske, innbefattende en oppstrømsone og en nedstrøm-sone, elektrisk isolasjon (18) for isolering av oppstrøm-sonen fra nedstrømsonen, en første elektrisk leder (20) i strømningsbanen ved oppstrømsonen, en andre elektrisk leder (24) i strømningsbanen ved nedstrømsonen og anordninger for kobling av den positive side av en like-strømkilde (25) til den førstnevnte elektriske leder og for kobling av den negative side av kilden til den andre elektriske leder hvorved partiklene i strømmen mottar en positiv elektrisk ladning ved passering gjennom opp-strømsonen,agglomerer ved passasje mot og til ned-strømsonen og utlader de elektriske ladninger til den annen elektriske leder.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat hver av de elektriske ledere (20, 24) dannes av en sats av gittere (28 fig. 3) som danner en flerhet av strømningsbaner hvorved væskestrømmen blir delt opp i et stort antall strømmer ved passasje gjennom oppstrømsonen og nedstrømsonen.

3. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat komponentene som danner strømningsbanen (12) omfatter en flerhet av rørseksjoner (16, 18, 22, 26) der en første seksjon (16) og en tredje seksjon (18) danner oppstrømsone og en nedstrømsone, og en andre seksjon (22) ligger mellom disse, der den første seksjon (16) og den tredje seksjon (18) er av elektrisk ikke ledende temperaturbestandig materiale.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakteri sert ved at den innbefatter midler (40, 42, 44) \for tilførsel av en luftstrøm til væskestrømmen som flyter i oppstrømsonen med blandeanordninger (46) i banen for den luft som mates inn i væskestrømmen, beregnet på å dele opp luften i bobler i den nevnte væskestrøm.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakteri sert ved omledningsmidler (66, 68) med en normalt lukket ventil (68) tilsluttet midlene (66) som danner en strømningsbane for føring av væskestrømmen når ventilen

(68) er åpen, første og andre ventiler (62, resp. 64) som er åpne og som kan lukkes og stenge væskestrømmen til opp- strømsonen og fra den nevnte nedstrømsone, samt midler

(54, 58, 56, 60) for tilførsel av en andre væskestrøm til nedstrømsiden av nedstrømsonen og for utmatning av den andre væskestrøm på oppstrømsiden av oppstrømsonen.

6. Anordning som angitt i krav 1, karakteri sert ved at strømkilden (25) er innrettet til å påtrykke pulserende negative og positive potensialer.

7. Anordning som angitt i ett eller flere av de fore- gåemde krav, karakterisertvedatde første og andre ledere omfatter et legeme dannet av en flerhet av elektrisk ledende plater av korrugert materiale forbundet med hverandre for mellom seg å danne en flerhet av passasjer.

8. Anordning som angitt i ett eller flere av de fore gående krav,karakterisert vedat tanken

(14) har samme elektriske potensial som den andre leder og innbefatter en tredje leder som er elektrisk isolert fra tanken og har samme elektriske potensial som den første leder, hvorved agglomererte partikler blir til trukket lederen og ytterligere agglomerert med hverandre.

9. Anordning som angitt i krav 8,karakterisert vedat den tredje leder omfatter en flerhet av vertikalt stående ledende tråder.

10. Anordning som angitt i krav 8,karakterisert vedat den tredje leder er innrettet til å bli påtrykt et potensial som er høyere enn spaltnings-potensialet for vann.

11 . Anordning som angitt- i krav 7,karakterisert vedat hver av lederene omfatter en flerhet av grafittplater i avstand fra hverandre.

12. Anordning som angitt i ett eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat strøm-kilden (25) har innretninger for påtrykning av et overlagret pulserende elektrisk potensial av samme polaritet.